2020 年度研究成果報告書

組成比制御によるシリサイド半導体の伝導型制御とガラス上の高効率ホモ接合太陽電池

研究課題

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研究課題/領域番号	18H03767
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関	筑波大学
研究代表者	末益崇筑波大学, 数理物質系, 教授 (40282339)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	太陽電池 / 光吸収 / pn接合 / エネルギー変換効率 / 欠陥 / 空孔
研究成果の概要	これまでの研究で、p-BaSi2/n-Siヘテロ接合型太陽電池で動作を実証してきた。しかし、光電流の大部分はSi基板の寄与によるものであった。本研究では、光電流の大部分がBaSi2層の寄与によるBaSi2ホモ接合型太陽電池およびn-ZnO/p-BaSi2ヘテロ接合太陽電池を作製し、それらの動作を初めて実証した。また、BaSi2膜に含まれる欠陥の不活性化についても研究が進み、水素ドーピングにより欠陥が不活性化すること、さらに、その機構を第一原理計算で明らかにした。また、大面積堆積が可能なスパッタ法で作製したBaSi2太陽電池においても、太陽電池動作を初めて実証した。
自由記述の分野	電子工学、結晶成長工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	半導体バリウムシリサイド(BaSi2)は資源が豊富な元素で構成され、光吸収係数および禁制帯幅の視点で、太陽電池に適した新しい材料である。本研究において、BaSi2ホモ接合太陽電池の動作に成功したことは、既存の結晶Si太陽電池とのタンデム化により、資源が豊富な元素のみで構成されるSiベースの半導体においても、エネルギー変換効率30%超を狙える可能性が拓けるため、意義深いといえる。また、大面積薄膜の堆積に適したスパッタ法を用いて太陽電池動作を実証したことも重要な成果である。学術的には、BaSi2中の空孔型欠陥を水素で不活性化できること、また、その機構を明らかにした点に意義がある。