研究課題
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30年度は以下の研究を実施した。(1) 前年度に成長条件やブロック層厚などを変化させて作製した種々の構造を有するClドープZnTeO中間バンド型太陽電池を用いて、今年度は、その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の評価を行った。その結果、ブロック層厚や酸素濃度が二段階光吸収電流生成に大きく影響することが明らかとなった。(2) ZnTeOはZnTeに対して伝導帯がやや高い位置にあるので、太陽電池の深い領域で生成したキャリアの伝導が阻害される。ZnTeOにCdを添加したZnCdTeOを用いると、伝導帯のバンドアライメントが良好となることを明らかにしてきたので、今年度はこのZnCdTeOに対するClドーピング効果を明らかにしようとした。その結果、ZnCdTeOにおいてもZnTeOの場合と同様のClドーピング効果があることが明らかとなった。(3) ZnTeOにおける中間バンドのブロック層として用いるZnTe層の電気伝導制御技術の開発を行うことを目的に、分子線エピタキシー成長時にアクセプターとして燐を用いたドーピング実験を行った。種々の燐化合物を用いて成長を行い、フォトルミネッセンス、ホール効果測定等により評価を行った結果、ドーパントとして用いる燐化合物によってドーピング特性が大きく異なることが明らかとなった。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)
Proc. SPIE
巻: 10527 ページ: 105270P-1-5
10.1117/12.2292911
Proceedings of 2017 IEEE 44th Photovoltaic Specialist Conference
巻: 2017 ページ: 1-3
10.1109/PVSC.2017.8366279
http://www.sc.ec.saga-u.ac.jp/
