シリコン量子ワイヤを用いた次世代太陽電池材料の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22860022
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 黒川 康良 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (00588527)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 太陽電池 / 量子効果 / バンドギャップ制御 / シリコンナノワイヤ / 光閉じ込め / エッチング / 第三世代 / ナノ構造

研究概要

ナノシリカ粒子をエッチングマスクとすることで、直径30nmという極小の径を有するシリコンナノワイヤ(SiNW)アレイを大面積化が可能なMetal assisted chemical etching法にて作製することに成功した。光学特性評価では、作製されたSiNWアレイの高い光閉じ込め効果を確認した。また、Al_2O_3を原子層堆積法により、SiNW表面全体を覆うように製膜することに成功し、SiNWアレイを高品質化できることを実証した。最終的に初期的なSiNW太陽電池構造を作製し、その発電を確認することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Metal-Assisted Chemical Etching Using Silica Nan particle for the Fabrication of a Silicon Nan wire Array (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Yuya Watanabe, Yasuyoshi Kurokawa, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, and Masaki Hirota
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIEDPHYSICS 巻: 51 ページ: 02BP09
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.02BP09
  • 査読あり
• [雑誌論文] 薄膜シリコン太陽電池の高効率化技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小長井誠
  • 雑誌名: 応用物理2010年5月号 巻: 79巻 ページ: 393-403
• [学会発表] Silicon nanowire solar cells preparedby metal assisted chemical etching with silica nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: asuyoshi Kurokawa, Shinya Kato, Yuya Watanabe, Akira Yamada, Makoto Konagai
  • 学会等名: 8th Workshop on the Future Direction of Photovoltaics(invited)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20120308-09
• [学会発表] Preparation of a Diameter-controlled Silicon Nanowire Array by Metal Assisted Chemical Etching using Silica Nanoparticles(MACES) (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Yuya Watanabe, Yasuyoshi Kurokawa, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, Masaki Hirota
  • 学会等名: 4th International Forum on Multidisciplinary Education and Research for Energy Science
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20111217-21
• [学会発表] PREPARATION OF AL2O3-EMBBEDEDSILICON NANOWIRE ARRAYS USINGATOMIC LAYER DEPOSITION (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Yuya Watanabe, Yasuyoshi Kurokawa, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, Masaki Hirota
  • 学会等名: 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference(PVSEC-21)
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20111127-1202
• [学会発表] Preparation of a Diameter-controlled Silicon Nanowire Array by Metal Assisted Chemical Etching using Silica Nanoparticles(MACES) (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Yuya Watanabe, Yasuyoshi Kurokawa, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, Masaki Hirota
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials 2011
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20110928-30
• [学会発表] 太陽電池応用へ向けたシリコンナノワイヤの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕也,加藤慎也,黒川康良,山田明,太田最実,丹羽勇介,廣田正樹
  • 学会等名: 第72回秋季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] Investigation on the Open-circuit Voltage of Silicon Nanowire Solar Cell Structure for the Application to All Silicon Tandem Solar Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuyoshi Kurokawa, Shinya Kato, Yuya Watanabe, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, Masaki Hirota
  • 学会等名: 7th International Conference on Si Epitaxy and Heterostructures(ICSI-7)
  • 発表場所: Leuven, Belgium
  • 年月日: 20110828-0901
• [学会発表] Preparation of Silicon Nanowire Arrays for the Application to the Next Generation Photovoltaics Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Yuya Watanabe, Yasuyoshi Kurokawa, Akira Yamada, Yoshimi Ohta, Yusuke Niwa, Masaki Hirota
  • 学会等名: 7th International Conference on Si Epitaxy and Heterostructures(ICSI-7)
  • 発表場所: Leuven, Belgium
  • 年月日: 20110828-0901
• [学会発表] 量子効果を考慮したシリコンナノワイヤ太陽電池の電気伝導特性の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒川康良,加藤慎也,渡邊裕也,山田明
  • 学会等名: 第8回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
  • 発表場所: Gifu
  • 年月日: 20110630-0701
• [学会発表] Metal assisted chemical etchingによるシリコンナノワイヤアレイの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤慎也,渡邊裕也,黒川康良,山田明
  • 学会等名: 第8回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
  • 発表場所: Gifu
  • 年月日: 20110630-0701
• [学会発表] Preparation of silicon nanowire for next generation solar cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato
  • 学会等名: The Third Energy-GCOE Caree Development Program Forum
  • 発表場所: Tokyo(Japan)
  • 年月日: 2011-03-07
• [学会発表] Preparation of silicon nanowire for next generation solar cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato
  • 学会等名: Global-COE The Third International Forum On Multidisciplinary Education and for Energy Science
  • 発表場所: Ishigaki-jima(Japan)
  • 年月日: 2010-12-12
• [学会発表] 第三世代太陽電池研究開発の現状-シリコン量子ドット・ワイヤを用いた新世代太陽電池- (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒川康良
  • 学会等名: 応用物理学会薄膜・表面物理分科会第39回薄膜・表面物理基礎講座
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] Preparation of silicon nanowire for next generation solar cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato
  • 学会等名: Korea-Japan top university yleague workshop on photovoltaic 2010
  • 発表場所: KAIST(Korea)
  • 年月日: 2010-08-01
• [図書] 超高効率太陽電池・関連材料の最前線第4章第2項 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒川康良、山田繁、小長井誠
  • 総ページ数: 137-147
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://solid.pe.titech.ac.jp/
• [産業財産権] 太陽電池およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 太田最実、丹羽勇介、福本貴文、山田明、黒川康良、加藤慎也
  • 権利者名: 太田最実、丹羽勇介、福本貴文、山田明、黒川康良、加藤慎也
  • 産業財産権番号: 特願、2011-128544
  • 出願年月日: 2011-06-08