| 研究課題/領域番号 |
19H02661
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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, 理工学部, 教授 (20325591)
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| 研究分担者 |
齊藤 勝彦 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (40380795)
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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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 / テルル化亜鉛 |
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| 研究実績の概要 |
(1)マルチバンドギャップ半導体ZnTeOを用いた中間バンド型太陽電池において、ZnTeOにClをドープすると二段階光吸収電流特性が向上することが明らかとなったが、中間バンド→伝導帯の光励起効率を向上するためには、中間バンドの電子の占有確率をさらに増加することが必要であることから、中間バンドの状態密度が異なる様々なO濃度のZnTeOに対してClの系統的ドーピングを行い、太陽電池の二段階光吸収電流との関係を明らかにした。その後、ZnCdTeOに対しても同様の実験を行い、ZnTeOで得られた結果と同様の効果があることを明らかにした。
(2)前年度に引き続き、(1)で作製したZnTeO中間バンド型太陽電池に対して、中間バンドに励起されたキャリアの隣接した層の伝導帯への脱出メカニズムを解明するため、ZnTeO中間バンド型太陽電池の外部量子効率や二段階光吸収電流の温度依存性や欠陥評価を行い、脱出パスの評価を行った。
(3)中間バンドを介した再結合を抑制することを目指して、材料・構造設計の観点から、中間バンドに隣接して価電子帯への遷移が非許容となるようなエネルギーバンドの形成や、伝導帯から中間バンドへの遷移が非許容となる状態にすることができないか、理論的考察を進めた。
(4)伝導帯の障壁は光励起キャリアの輸送を阻害し、取り出し効率の低下を招く。従来用いているZnTeO/ZnTe構造の場合、0.3eV程度の伝導帯オフセットが存在することから、深い領域で生成された電子は中間バンドに緩和している可能性がある。ZnTeOにCdを添加したZnCdTeO混晶では伝導帯のエネルギーを低エネルギー側へシフトできることが申請者らの研究により明らかとなっているので、ZnCdTeOにClを添加した中間バンド型太陽電池を作製し、キャリア取出し効率への効果を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
各項目ともに研究計画に沿っておおむね順調に研究を進めてきている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020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。
ZnTeO系中間バンド型太陽電池の二段階光吸収電流の増加を目的として、キャリア取り出し効率の向上に繋がるエネルギーバンド構造の設計と試作を行う。具体的にはZnCdTeO薄膜中のCd、O濃度の制御とブロック層に用いているZnTe薄膜についてもドーピングによる電気伝導度の制御を行う。これらを用いた太陽電池を試作し、光励起キャリアの取り出し効率の改善状況を評価する。また、中間バンドを介した再結合を抑制することを目指して、材料・構造設計の観点から、さらに理論的考察をすすめる。
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