光アシストによる二酸化炭素からの糖の合成

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22656004
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 秋本 克洋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90251040)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 新エネルギー / 光触媒 / 半導体 / 有機合成

研究概要

ホルムアルデヒドから糖の合成を、植物の光合成再現ではなく、半導体上の光反応で実現することを目的とした。用いる半導体として、n型が容易なGaN, ZnO, p型が容易なNiO, Cu(In, Ga)Se_2(CIGS)などの作成手法の確立を行った。
p-n接合形成を行ったが、ZnO/CIGS以外の系では良質な界面を形成することが困難でバッファ層の挿入が必要であることが分かった。バッファ層材料探索を続けるとともにp-n接合を使わず半導体と白金電極との組み合わせでホルムアルデヒドを出発物質として紫外線照射を行いヒドロキシアセトアルデヒドの生成を試みた。微量ながら検出に成功したが光反応による形成かどうか、再現性、効率向上など今後の検討が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Dependence of Se beam pressure on defect states in CIGS-based solar cells (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, M. M. Islam, H. Uehigashi, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki and K. Akimoto
  • 雑誌名: Sol. Energy Mater. Sol. Cells 巻: 95 ページ: 227-230
  • DOI: DOI:10.1016/j.solmat.2010.04.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Cu (In_<1-x>Ga_x)_3Se_5 defect phase in MBE grown Cu (In_<1-x>Ga_x) Se_2 thin film by Rietveld analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, T. Sakurai, A. Yamada, S. Otagiri, S. shizuka, M. Matsubara, S. Niki and K. Akimoto
  • 雑誌名: Sol. Energy Mater. Sol. Cells 巻: 95 ページ: 231-234
  • DOI: DOI:10.1016/j.solmat.2010.04.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Cu/III ratio on the near-surface defects in polycrystalline CuGaSe_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, A. Uedono, S. Ishibashi, K. Tenjinbayashi, T. Sakurai, A. Yamada, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki and K. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 95 ページ: 3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3567006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness study of Al : ZnO film for application as a window layer in Cu (In_<1-x>Ga_x) Se_2 thin film solar cell (2011)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki, T. Sakurai, K. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 巻: 257 ページ: 4026-4030
  • DOI: DOI:10.1016/j.apsusc.2010.11.169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved microphotoluminescence study of Cu (In, Ga) Se_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, K. Taguchi, M. M.Islam, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki, and K. Akimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 ページ: 5
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.50.05FC01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cu-dependent phase transition in polycrystalline CuGaSe(2) thin films grown by three-stage process (2011)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, A. Yamada, T. Sakurai, M. Kubota, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki, K. Akimoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 110 ページ: 5
  • DOI: DOI:10.1063/1.3603022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ga/Cu Ratio on Polycrystalline CuGaSe2 Thin Film Solar Cell, Effect of surface structureon transformation of 4H-SiC by high-temperature annealing (2010)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, A. Yamada, T. Sakurai, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki, and K. Akimoto, Y. Kawada, T. Tawara, S. Nakamura, M. Gotoh, T. Tawara, N. Iwamura, and K. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. OptoEle, Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49 ページ: 4
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.101301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of concentration quenching of Er-related luminescence in Er-doped GaN (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, B. Dierre, W. Lee, T. Sekiguchi, S. Tomita, H. Kudo, and K. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96 ページ: 3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3421535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of V/III flux ratio on luminescence properties and defect formation of Er-doped GaN (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, A. Uedono, S. Ishibashi, S. Tomita, H. Kudo, and K. Akimoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96 ページ: 3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3306736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence and energy-transfer mechanisms in Eu^<3+>-doped GaN epitaxial films (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Higuchi, A. Ishizumi, J. Sawahata, K. Akimoto, and Y. Kanemitsu
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B81 ページ: 6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.81.035207
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化によるCu(In, Ga)Se_2薄膜太陽電池への影響の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高林悠太郎, 清水泰介, 櫻井岳暁, 山田昭政, 石塚尚吾, 松原浩司, 仁木栄, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成24年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-0318
• [学会発表] 二波長励起フォトルミネッセンス法によるCu(In,Ga)Se_2薄膜太陽電池の評価、 グプタアミット (2012)
  • 著者名/発表者名: 平岡則務, 櫻井岳暁, 山田昭政, 石塚尚吾, 仁木栄, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成24年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-0318
• [学会発表] ラマン散乱分光法によるCu(In, Ga)Se_2薄膜太陽電池の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高林悠太郎, 清水泰介, 櫻井岳暁, 山田昭政, 石塚尚吾, 松原浩司, 仁木栄, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] 二波長励起フォトキャパシタンス法によるCu(In,Ga)Se_2薄膜太陽電池の評価、 アミットグプタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 平岡則務, 櫻井岳暁, 山田昭政, 石塚尚吾, 仁木栄, 松原浩司, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会,平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] 希土類元素Erを用いた波長変換材料の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 弓波亮介, 羅顕佳, 秋本克洋, 櫻井岳暁
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用 ィ理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] ラマン散乱分光法によるCu(In, Ga)Se_2薄膜の異相評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清水泰介, 櫻井岳暁, 山田昭政, 石塚尚吾, 松原浩司, 仁木栄, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-0327
• [学会発表] 高品質なCIGS光吸収層の製膜、欠陥制御から太陽電池の高効率化へ (2011)
  • 著者名/発表者名: 仁木栄, 石塚尚吾, 小牧弘典, 古江重紀, 柴田肇, 松原浩司, 山田昭政, 大平俊行, 鈴木良一, 石橋章司, 寺田教男, 櫻井岳暁, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-0327
• [学会発表] Na添加によるNiO薄膜の電気特性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 皆見健史, 田之上健司, 櫻井岳暁, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-0327
• [学会発表] テラヘルツ時間領域分光法によるGaN薄膜の伝導度測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 玉積英明, 服部利明, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-0327
• [学会発表] CHARACTERIZATION OF Cu (In, Ga)Se_2 THIN FILM SOLAR CELLS BY TWO WAVELENGTH EXCITED PHOTO-CAPACITANCE SPECTROSCOPY (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Gupta, N. Hiraoka, T. Sakurai, A. Yamada, S. Ishizuka, S. Niki and K. Akimoto
  • 学会等名: 21^<st> International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2011-12-29
• [学会発表] DEFECT PHASE CHARACTERIZATION OF Cu (In, Ga)Se_2 THIN FILMS BY RAMANSCATTERING SPECTROSCOPY (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Takabayashi, T. Sakurai, T. Shimizu, A. Yamada,S. Ishizuka, S. Niki and K. Akimoto
  • 学会等名: 21_<st> International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] Relationship of CIGS growth condition and defect properties (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, M. M. Islam, S. Ishizuka, A. Yamada, H. Shibata S. Niki, K. Akimoto
  • 学会等名: The 1st International Conference on CIGS Solar Cells and Electronic Materials
  • 発表場所: Taipei Taiwan
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] Influence of Ga/III ratio on defect properties of Cu (In, Ga) Se_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Sakurai, Monirul Muhammad Islam, Hideyuki Uehigashi, Shogo Ishizuka, Akimasa Yamada, Koji Matsubara, Shigeru Niki, and Katsuhiro Akimoto
  • 学会等名: 14th International Conference on Defects-Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors (DRIP-XIV)
  • 発表場所: Miyazaki
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Concentration quenching mechanism in PL of Er doped GaN (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, T. Sekiguchi, S. Tomota, H. Kudo, T. Sakurai and K. Akimoto
  • 学会等名: E-MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] CIGS太陽電池のポテンシャル-組成・欠陥制御から高性能低コスト太陽電池へ- (2011)
  • 著者名/発表者名: 仁木栄, 石塚尚吾, 小牧弘典, 古江重紀, 柴田肇, 松原浩司, 山田昭政, 寺田教男, 櫻井岳暁, 秋本克洋, 大平俊行, 鈴木良一, 石橋章司
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Defect Characterization of Cu (In_<1-x> Ga_x) Se_2 Solar Cell Material Grown by Three-Step Method (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Akimoto, M. M. Islam, H. Uehigashi, K. Taguchi, T. Sakurai, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Sakurai, K. Matsubara and S. Niki
  • 学会等名: The 5th International conference on Nanophotonics
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
  • 年月日: 2011-05-23
• [学会発表] 陽電子消滅法によるCu(In, Ga)Se_2薄膜太陽電池の欠陥評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 天神林和樹, 窪田翔二, 渡邉宏理, 上殿明良, Islam Muhammad Monirul, 秋本克洋, 仁木栄, 石橋章司
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100914-0917
• [学会発表] 時間分解顕微フォトルミネッセンス法によるCu(In,Ga)Se_2薄膜の光学特性評 ソ (2010)
  • 著者名/発表者名: 櫻井岳暁, 田口桂樹, Monirul Islam, 山田昭政, 石塚尚吾, 松原浩司, 仁木栄, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100914-0917
• [学会発表] 高温アニールによるSiC変形におよぼすSiH_4添加の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河田泰之, 俵武志, 中村俊一, 俵妙, 後藤雅秀, 岩室憲幸, 秋本克洋
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100914-0917
• [学会発表] Study of Carrier Recombination Processes in Cu(In_<1-x>, Ga_x) Se_2 using Time-resolved Micro-photoluminescence Measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, K. Taguchi, M. M. Islam, S. Ishizuka, A.Yamada, K. Matsubara, S. Niki, K. Akimoto
  • 学会等名: MRS Workshop Series
  • 発表場所: Denver, Colorado, U.S.A.
  • 年月日: 2010-10-05
• [学会発表] Time-Resolved Microphotoluminescence Study of Cu (In, Ga) Se_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, K. Taguchi, M. M. Islam, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Niki, K. Akimoto
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-17)
  • 発表場所: Baku, Azerbaijian
  • 年月日: 2010-09-29
• [学会発表] Characterization of defect phase in Cu (In, Ga)Se_2 thin film by X-ray Rietveld Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Shimizu, T. Sakurai, M. M. Islam, A. Yamada, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki and K. Akimoto
  • 学会等名: 4th AEARU Advanced Materials Science Workshop
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] Defect characterization of Cu (In, Ga) Se_2 thin film with varying Ga/III ratio (2010)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, T. Sakurai, A. Uedono, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Sakurai, K. Matsubara, S. Niki, K. Akimoto
  • 学会等名: E-MRS 2010 Spring Meeting
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2010-06-10
• [学会発表] Deep levels in Cu (In, Ga) Se_2 thin film studied by photo-capacitance spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Hiraoka, T. Sakurai, M. M. Islam, H. Uehigashi, K. Taguchi, S. Ishizuka, A. Yamada, K. Matsubara, S. Nikiand, K. Akimoto
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2010-01-02
• [学会発表] Quantitative phase analysis of Cu (In, Ga) Se_2 thin film by Rietveld analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Shimizu, T. Sakurai, M. M. Islam, A. Yamada, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki and K. Akimoto
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2010-01-01
• [備考]
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/-semicon/publication.html