フレキシブル基板上の無機・有機薄膜のキャリア輸送特性

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560028
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 白井 肇 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30206271)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: Si薄膜 / 剥離・転写 / 酸化物 / 有機薄膜 / 応力

研究概要

塩素系(SiH_2Cl_2/H_2)プラズマCVD法で作製したガラス基板上に堆積した微結晶シリコン(μc-Si : H : Cl)膜の高分子基板上への剥離・転写を利用してフレキシブル基板上の薄膜形成を検討した。その結果結晶化率の低減、クラックの生成なく曲率半径が小さい領域まで維持できることがわかった。また曲率によってラマン分光の515cm-1のTOフォノンの高波数側へのシフトを確認した。更に導電性ポリマーを塗布した太陽電池構造で変換効率3%を得た。以上の結果は、半導体Si膜の応力に対する光学・電気物性の制御に適用できる可能性を示唆する。一方有機系の場合には効率は1-2%に留まった。同時に結晶Si/スピンコートPEDOT : PSS接合素子で10-11%の効率を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient Crystalline Si/PEDOT : PSS : GO composite heterojunction solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ono, Z. Tang, R. Ishikawa, T. Gotou. K. Ueno, H. Shirai
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5
• [雑誌論文] Highly efficient Si/Zonyl fluorosurfacant-tretaed organic heterojunction solar cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Liu, M. Ono, Z. Tang, R. Ishikawa, K. Ueno, H. Shirai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100
• [雑誌論文] Electrospray deposition of P3HT films for crystalline Si/organic hybrid junction solar cell (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ino, M. Ono, N. Miyauchi, Q.Liu, Z. Tang, R. Ishikawa, K. Ueno, H. Shirai
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics
• [雑誌論文] Rapid thermal annealing of sputter-deposited ZnO/ZnO : N/ZnO multilayered structures (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Watanabe, H. Shirai, Y. Fuji, T. Hanajiri
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 3729-3735
• [雑誌論文] Real-time ellipsometric characterization of initial growth stage of PEDOT : PSS films by electrospray deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ino, T. Arai, T. Fukuda, K. Ueno, H. Shirai
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: 15
• [雑誌論文] Solid-phase Crystallization of ZnO : Al by Thermal Plasma Jet for Silicon thin-Film Solar Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sato, Z. Tang, N. Ohta, H. Shirai
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 6920-6927
• [雑誌論文] Si Thin-Film Solar Cells Fabricated by RF PE-CVD of a Si3H8 and H2 Mixture on ZnO : Al (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Ohba, C. H. Lai, S. Sato, Z. Tang, H. Shirai
  • 雑誌名: Trans. of the Mater. Res. Soc. Jpn 巻: 35 ページ: 617-620
• [雑誌論文] Local Deposition of Carbon Containing SiOx Synthesized Using Atmospheric Pressure Microplasma Jet (2010)
  • 著者名/発表者名: Q. Pan, Y. Ding, H. Shirai
  • 雑誌名: Trans. of the Mater. Res. Soc. Jpn 巻: 35 ページ: 187-180
• [雑誌論文] Role of Oxygen Atoms in the Growth of Sputter-Deposited ZnO Films (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Jie, A. Morita, H. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 108 ページ: 1-8
• [雑誌論文] Real Time Monitoring of the Crystallization Process during the Plasma Annealing of Amorphous Silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, T. Imamura, H. Shimizu, T. Kobayashi, H. Shirai
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi 巻: A207 ページ: 574-577
• [学会発表] Efficient c-Si/organic heterojunction solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shirai, Q. Liu, I. Khatori, Z. Tang, R. Ishikawa, K. Ueno
  • 学会等名: E-MRS 2フランス(ストラスブルグ)
  • 年月日: 20120514-0518
• [学会発表] Carrier transport property in c-Si/organic heterojunction solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Tang, Q. Liu, R. Ishikawa, K. Ueno, H. Shirai
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Efficient c-Si/PEDOT : PSS heterojunction solar cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Liu, Z. Tang, R. Ishikawa, K. Ueno, H. Shirai
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Real Time Monitoring of the Optical Constants of PEDOT : PSS Films during the Atmospheric-Pressure Plasma Etching for Thin-Film Solar Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ino, T. Hayashi, R. Ishikawa, K. Ueno, H. Shirai
  • 学会等名: 第10回環太平洋プラズマ科学および第23回プラズマ材料科学国際シンポジウム
  • 発表場所: 韓国(済州島)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Solid-Phase Crystallization of Amorphous Silicon/Zn : Al hetero-structure by Thermal Plasma Annealing (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, S. Sato, D. Oba, H. Shimizu, H. Shirai
  • 学会等名: 第10回環太平洋プラズマ科学および第23回プラズマ材料科学国際シンポジウム
  • 発表場所: 韓国(済州島)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Thermal Plasma Annealing of SiO2/ZnO : Al(AZO) Heterostructure for ZnO Thin-Film Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, S. Takeda, H. Shirai
  • 学会等名: 第17回International Display
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] AZO, ZnO短時間熱プラズマアニールにおけるa-Siキャップの効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 太田直希, 佐藤俊輔, 大場大輔, 清水宏一, 白井肇
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Real time Monitoring of the Optical Constants of PEDOT-: PSS Films during the Atmospheric-Pressure Plasma Etching for Thin-Film Solar Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ino, T. Hayashi, H. Shirai
  • 学会等名: 7th International Conference on Reactive Plasma, 28th Symposium on Plasma Processing and 63d Gaseous Electronics Conference
  • 発表場所: フランス(パリ)
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Surface Chemistry of the Preferential (111) and (220) Crystal Oriented Microcrystalline Silicon by RF PE-CVD for Si Thin-Films Solar Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shirai, Z. Tang, D. Ohba
  • 学会等名: 7th International Conference on Reactive Plasma, 28th Symposium on Plasma Processing and 63d Gaseous Electronics Conference
  • 発表場所: フランス(パリ)
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Sputter-Deposited ZnO Films with aid of Chemical reactivity of Oxygen Atoms (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Morita, F. Watanabe, H. Shirai
  • 学会等名: 7th International Conference on Reactive Plasma, 28th Symposium on Plasma Processing and 63d Gaseous Electronics Conference
  • 発表場所: フランス(パリ)
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Surface Chemistry of the Preferential (111) and (220) Crystal Oriented Microcrystalline Silicon by RF PE-CVD for Si Thin-Films Solar Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shirai, D. Ohba, Z. Tang
  • 学会等名: 第10回環太平洋プラズマ科学および第23回プラズマ材料科学国際シンポジウム
  • 発表場所: 韓国(済州島)
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Sputter-Deposited ZnO Films with Aid of Chemical Reactivity of Oxygen Atoms (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Morita, F. Watanabe, H. Shirai
  • 学会等名: 第10回環太平洋プラズマ科学および第23回プラズマ材料科学国際シンポジウム
  • 年月日: 2010-06-22
• [産業財産権] 有機薄膜の成膜方法とそれを用いて形成した太陽電池 (2011)
  • 発明者名: 白井肇, 上野啓司
  • 権利者名: 埼玉大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-037573
  • 出願年月日: 2011-11-22
• [産業財産権] シリコン単結晶膜およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 白井肇, 東正信
  • 権利者名: 埼玉大学, トクヤマ
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-255400
  • 出願年月日: 2011-11-22
• [産業財産権] 光誘起電荷分離素子、光電池及びそれらの製造方法 (2011)
  • 発明者名: 白井肇, 上野啓司
  • 権利者名: 埼玉大学, 三菱ガス化学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-189165
  • 出願年月日: 2011-08-31