2021 年度研究成果報告書

太陽光発電の利用領域を拡大するドーパントフリーフレキシブル太陽電池創製への挑戦

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	20K20998
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
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	名古屋大学
研究代表者	宇佐美徳隆名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20262107)
研究期間 (年度)	2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード	太陽電池 / 光閉じ込め構造 / ヘテロ接合 / 結晶シリコン / ドーパントフリー / 酸化チタン / 窒化チタン
研究成果の概要	ドーパントフリーフレキシブル太陽電池の要素技術として、高いパッシベーション性能と高い伝導特性を両立する金属／酸化チタン／結晶シリコンヘテロ接合の形成プロセスを開発した。具体的には、結晶シリコンの事前酸化処理、原子層堆積法による酸化チタン薄膜の製膜、酸化チタン薄膜上への窒化チタン中間層の導入、金属薄膜の製膜などを含むプロセスである。また、フレキシブル性の発現する極薄シリコン基板に適用可能な光閉じ込め構造形成技術として、従来技術であるアルカリ溶液に対し、結晶シリコン表面へ金属ナノ粒子を形成する溶液と界面活性剤を加えるのみという簡便な溶液プロセスを考案した。
自由記述の分野	応用物性・結晶工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、ドーパントを用いずに高効率太陽電池の要件を満たす新たな接合として、金属酸化物と結晶シリコンのヘテロ接合の研究を進め、界面の精緻な制御によりpn接合を凌駕する高性能化の可能性を示した。また、フレキシブル性の発現する薄い結晶シリコンにも適用可能な光閉じ込めのためのテクスチュア構造の形成技術を開発した。これらは、太陽電池の新用途開拓など、さらなる大規模普及や社会の脱炭素化を加速する技術への貢献が期待される。