多接合太陽電池を指向した剥離ー再接合可能かつ最適禁制帯幅を有す化合物発電層の創出

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14780
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 西村 昂人 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 助教 (80822840)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 多接合型太陽電池 / 化合物半導体 / カルコパイライト / 二次元層状物質 / ファンデルワールス力 / 界面密着性 / 剥離技術 / 固液界面

研究成果の概要

高品質なトップセル用Cu(In,Ga)Se2(CIGSe)薄膜の形成に向けて，固液界面を介した結晶成長法の開発に取り組んだ．Cu過剰な条件下におけるCu-Se液相を介したフラックス成長によりCIGSeの結晶粒径の増大を確認することができた．CIGSe成長段階においてSe元素の供給時間を設けることにより,Cu(2-x)Se前駆体の化学平衡制御のためCIGSe膜の表面には均一なCu欠損層が形成することが分かった．約600度のCIGSe成膜温度に伴うボトムセルの熱的劣化回避するため，MoSe2層状物質を用いた剥離法技術を開発し，半透明構造トップセルの作製に成功した．

自由記述の分野

電気電子材料工学関連

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，従来の単接合型太陽電池を超える性能が期待される多接合型太陽電池のトップセル発電層として有望なCu(In,Ga)Se2(CIGSe)系に着目し，(1)固液界面を介した結晶制御法の開発による高品質な禁制帯幅1.65 eVのCIGSe薄膜材料を創出する.また,(2)豊富な材料群で既に開発されている禁制帯幅1.1 eVのボトムセルとの自在な多接合化に向けて,ガラス基板上で作製したCIGSe太陽電池のCIGSe/Mo界面の密着性制御による素子剥離法を確立する.