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太陽電池は燃料を必要とせず、太陽光を照射するだけで半永久的に利用できるため、身近な電力源としての役割は大きい。太陽電池の効率は、禁制帯幅で決まる起電力と、禁制帯幅よりも大きなエネルギーをもつ太陽光を吸収して生成されるキャリアによる電流の積で決定される。両者の間にはトレードオフの関係があり、禁制帯幅が大きい材料では吸収できる光子数が少ないため電流がとれず、逆に電流を多くするためには禁制帯幅を小さくする必要がある。本研究では、高い起電力を保ち、かつ太陽光を有効に吸収できる半導体太陽電池材料として、禁制帯中に中間バンドを有する半導体ZnTeO混晶の作製とその太陽電池への応用を目的としている。
実際にZnTeO混晶の作製とその物性評価、および太陽電池構造の作製を行った。ZnTeO混晶の作製では、格子不整合によるO原子の取り込み抑制を回避するため、Sの添加を行った。Sを添加することにより、同じ成長条件でもO組成が増加できることがわかった。ZnTeO混晶ではバンドギャップよりも小さいエネルギーの光も吸収できることがわかった。これにより従来の半導体太陽電池では利用されていなかった光子も、本研究の太陽電池では利用できることがわかった。ZnOとのヘテロ接合型pn接合を作製し、電流電圧特性を測定した結果、整流性が見られた。またpn接合界面にZnSを挿入することによって開放電圧および短絡電流が増加することがわかった。
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