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本研究では、多結晶系や薄膜系、ナノクリスタル系といった内部に微細な構造を持った太陽電池材料に対して我々が独自に開発している光KFM手法やAFM光熱分光計測法などのナノプローブ手法を適用し、太陽電池の特性を決める重要なパラメータとしての少数キャリアの拡散長、寿命、移動度などのダイナミクスとその空間分布、また、非発光再結合プロセスやその再結合中心の空間分布、等を詳細に調べることによって、太陽電池材料の特性を多角的に評価して、同材料の特性改善へ貢献することを目的としている。
今年度は、まず、Cu(InGa)Se2［CIGS］系化合物半導体太陽電池材料に対して、光KFMを利用した光起電力減衰時定数測定を行い、光励起キャリアの再結合プロセスについて検討を行った。その結果、CIGS材料内、あるいはCdSバッファ層との界面付近での速い再結合プロセスの寄与が、Ga組成や励起強度に対して強く依存することを明らかにした。一方、AFM光熱分光計測法により、同じくCIGS太陽電池材料中での非発光再結合プロセスについての検討を加えた。その結果、結晶粒界近傍に存在することが推定されている内蔵電界による光励起キャリアの分離効果が、非発光再結合特性においても出現することが示された。また、バンドギャップ以下の光子エネルギをもった光を照射した際の光熱信号空間分布の解析から、不純物もしくは欠陥に起因するギャップ内準位を介した再結合が起こっていることを示唆する結果が得られている。
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