| 研究課題/領域番号 |
15H04253
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
田中 徹 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20325591)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 中間バンド型太陽電池 / マルチバンドギャップ半導体 / 光学特性 / テルル化亜鉛 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、次世代の超高効率太陽電池として期待される中間バンド型太陽電池を、マルチバンドギャップ半導体ZnTeO系材料を用いて実現することを目指し、高効率化の鍵である二段階光吸収レートの増大を目的に中間バンドへの電子ドーピング効果と集光動作による入射光子数の増加効果を明らかにすること、さらに、励起キャリアの取り出し効率の増大を目的に、組成傾斜を有する構造形成に必要な混晶半導体の結晶成長を行い、その基礎物性を明らかにすることを目的としている。平成29年度は以下の研究を実施した。
(1) 前年度にClがドナーとして作用する可能性が示されたことから、今年度はZnTeOに対するClドーピング条件や酸素濃度を変化させた中間バンド型太陽電池を試作し、1Sun照射下での電流電圧特性、外部量子効率、二段階光吸収電流などを評価した。その結果、二段階光吸収電流がClドーピング濃度、酸素濃度に依存すること、フォトルミネッセンス特性より得られたドナーが活性化する温度と二段階光吸収電流の温度依存性がよい一致を示すことが明らかとなった。以上より、Clドーピングが太陽電池特性を向上する上で有用であることを明らかにした。
(2) ZnTeO中間バンド型太陽電池の集光動作下での特性を明らかにするため、前年度に構築した集光測定システムを用いて、特性の評価を行った。その結果、Clドーピングの有無により集光照射した場合の開放電圧の上昇に差異があることが分かり、Clドーピングが有用であることが明らかとなった。
(3) ZnTeO中間バンド型太陽電池のブロック層やZnTeO層の厚さを系統的に変化させた太陽電池を試作することにより、各層の厚さが太陽電池特性に及ぼす影響を明らかにした。今後、二段階光吸収電流生成への効果と動作機構について検討を進める。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
各項目ともに研究計画に沿って順調に研究を進めてきている。
特にClドーピングによる中間バンド型太陽電池の特性向上を明確に示すことに成功しており、当初想定した以上に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度に得られた結果をもとにして、以下のように研究を進める。
(1) 平成29年度に試作した種々の構造のClドープZnTeO中間バンド型太陽電池の発電特性や外部量子効率の温度依存性、二段階光吸収電流の温度依存性など諸特性を解析することにより、本太陽電池の効率向上に必要な知見を得ようとする。
(2) バンドアライメントの観点から優位であると考えられるZnCdTeOにおけるClドーピング効果を明らかにする。
(3) 太陽電池特性の改善のために必要なZnTeブロック層の電気伝導制御技術の開発を行う。(1)の研究成果とあわせて優れた特性を有する中間バンド型太陽電池の実現を目指す。
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