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結晶シリコン太陽電池の高効率化および低コスト化のために膜厚を10um以下にすることで開放電圧の向上および材料使用量の低減を行うことが求められている。しかし、既存技術では困難で新規な手法や構造が求められる。そこで、本研究ではシリコンナノ粒子に着目し溶液中に分散、スピンコート法を用いて薄膜の作製を行った。
1年目において、シリコンナノ粒子膜の作製プロセスを確立し、抵抗率や欠陥密度の低減により膜の高品質化に成功した。
今年度は、シリコンナノ粒子薄膜を太陽電池構造に応用し、光起電力を得ることを目標とした。まず、シリコンナノ粒子膜が発電層として機能するか確認するために、ドーピング層は太陽電池構造として実績のあるn型アモルファスシリコンとp型アモルファスシリコンを用い、ZnO/p-a-Si/i-SiNP/n-a-Si/Ag構造を作製した。光起電力を確認し、シリコンナノ粒子での発電が可能であることを示した。この時の、膜厚は200nm程度で短絡電流密度が小さい値であった。そこで、膜厚を400nmに増加させることで短絡電流密度を増加させることに成功したが、開放電圧が減少することがわかった。さらに、膜厚を増加させると、短絡電流密度が増加するが、開放電圧が増加することが確認できた。これは、シリコンナノ粒子の欠陥密度が多く、膜厚の増加に伴い発電層内での再結合が増加し開放電圧が減少したと考えられる。高効率化にはさらなる高品質化が必要になる。
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