結晶界面ノンストイキオメトリー制御による高効率太陽光発電セル光吸収体の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656395
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 溝口 照康 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70422334)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 太陽電池 / 光吸収層 / カルコパイライト型化合物 / 第一原理計算 / 透過型電子顕微鏡 / 粒界 / 空孔 / 構造機能相関

研究概要

本研究ではCIS系化合物の界面における欠陥形成挙動と物性への影響をしらべた．H23，24年は堆積条件および双晶基板界面の原子構造の調査を行った．計算と高分解能観察により基板界面の原子構造を明らかにした（APL2012）．また空孔形成エネルギーのセルサイズ依存性が欠陥準位の局在具合に依存するということを明らかにした（PRB 2012）．H25年度においてCIS粒界の構造を決定し，バンドギャップとベンディングが，粒界原子の配位環境に相関してることを突き止めた(APL2014)．またSeリッチ雰囲気では粒界への空孔偏析がほとんど起こらないことを明らかにした．(JCerJpn. 2014)．

研究成果

• [雑誌論文] Defect formation energetics at the grain boundary in CuInSe2 using firstprinciples calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi and T. Mizoguchi
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The atomic structure, band gap, and electrostatic potential at the (112)[1-10] twin grain boundary of CuInSe_2 (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Hiramatsu, H. Hosono, and T. Mizoguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 104 ページ: 153904-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of local coordination of Mn on Mn-L2, 3 edge electron energy loss spectrum (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nishida, S. Kobayashi, A. Kumamoto, H. Ikeno, T. Mizoguchi, I. Tanaka, Y. Ikuhara, T. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 114 ページ: 054906-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of metastable ferroelectric Ba12xCaxTi2O5 by breaking Ca-site selectivity via crystallization from glass (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, C. Moriyoshi, T. Mizoguchi, T. Okajima, Y. Kuroiwa, Y. Arai, J. Yu, H. Inoue, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 3010-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure of titania nanosheet with vacancies (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ohwada, K. Kimoto, T. Mizoguchi, Y. Ebina, and T. Sasaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2801-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic resolution chemical bond analysis of oxygen in La2CuO4 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Haruta, T. Nagai, N. R. Lugg, M. J. Neish, S. D. Findlay, M. Nagao, K. Kurashima, L. J. Allen, T. Mizoguchi, and K. Kimoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 114 ページ: 083712-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Scale Identification of Individual Lanthanide Dopants in Optical Glass Fiber (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi, S. D. Findlay, A. Masuno, Y. Saito, K. Yamaguchi, Y. Ikuhara, and H. Inoue
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 ページ: 5058-5063
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of neighboring vacancies and their charge state on the atomic migration of LaAlO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 ページ: 211910-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles study on oxygen vacancy formation in rock salt-type oxides MO (M : Mg, Ca, Sr and Ba) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 雑誌名: Ceram. Inter 巻: 39 ページ: S287- S292
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles calculation of dopant solution energy in HfO2 polymorphs (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Saitoh, T. Mizoguchi, T. Tohei, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 112 ページ: 084514-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defect energetics in LaAlO3 polymorphs : A first principles study (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 094117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure of a Σ3 [110]/(111) grain boundary in CeO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Feng, H. Hojo, T. Mizoguchi, H. Ohta, S. D. Findlay, Y. Sato, N. Shibata, T. Yamamomoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 ページ: 073109-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles pseudopotential calculation of electron energy loss near edge structure of lattice imperfections (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi, K. Matsunaga, E. Tochigi, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Micron 巻: 43 ページ: 37-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and atomic modeling of an asymmetric grain boundary (2011)
  • 著者名/発表者名: H. S. Lee, T. Mizoguchi, S. J. L. Kang, T. Yamamoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 195319-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling interface intermixing and property of SrTiO3 based superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi, H. Ohta, HS. Lee, N. Takahashi, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Adv. Funct. Mater 巻: 21 ページ: 2258-2263
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of vacancies on the annular dark field image contrast of grain boundaries : a SrTiO3 case study (2011)
  • 著者名/発表者名: H. S. Lee, S.D. Findlay, T. Mizoguchi, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 111 ページ: 1531-1539
  • 査読あり
• [学会発表] 第一原理計算によるカルコパイライト型化合物の粒界構造設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口裕之, 溝口照康
  • 学会等名: 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 青山学院相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] CuInSe2 における粒界原子構造と欠陥形成挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口裕之, 平松秀典, 細野秀雄, 溝口照康
  • 学会等名: 日本セラミックス協会電子材料部会第33回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 20131024-25
• [学会発表] Atomic structure and potential barrier at grain boundary of CuInSe2 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Hiramatsu, H. Hosono, T. Mizoguchi
  • 学会等名: EMMM 2013
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-11-11
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物における欠陥形成と原子拡散の第一原理計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝口照康, 山本貴志
  • 学会等名: 第33回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2013-10-24
• [学会発表] Identification and characterization of defects in functional materials : first principles calculation and STEM-EELS (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi
  • 学会等名: PRICM-8
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2013-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] The study of grain boundary atomic structures in photovoltaic cell material CuInSe2 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Hiramatsu, H. Hosono, and T. Mizoguchi
  • 学会等名: ISAM4 2013
  • 発表場所: Komaba, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-07-22
• [学会発表] Atomic structure and band gap of CuInSe2 grain boundary (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Hiramatsu, H. Hosono, and T. Mizoguchi
  • 学会等名: 10th PacRIM
  • 発表場所: SanDiego, USA
  • 年月日: 2013-06-04
• [学会発表] 第一原理計算とSTEM観察によるCuInSe2粒界構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口裕之, 平松 秀典, 細野 秀雄, 溝口 照康
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 神奈川
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] STEM/EELS による原子レベル化学状態分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝口照康
  • 学会等名: 表面科学会第76回表面科学研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] CuInSe2 粒界の原子構造とバンドギャップへの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口裕之, 平松 秀典, 細野 秀雄, 溝口 照康
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会関東支部講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-06
• [学会発表] Ab initio study on defect formation and atomistic migration in perovskite oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 学会等名: WOE-19
  • 発表場所: Netherland
  • 年月日: 2012-10-02
• [学会発表] Defect Formation and Migration in LaAlO3 : A First Principles Study (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 学会等名: IUMRS-ICE
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物における欠陥形成, ドーパント固溶および拡散現象の第一原理計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本貴志, 溝口照康
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2012年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Atomistic migration mechanism in Perovskite oxides and superlattices (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi
  • 学会等名: The 8th Asian meeting on electro-ceramics (AMEC-8)
  • 発表場所: Penang, Malaysia
  • 年月日: 2012-07-02
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic and Electronic Structure Analysis of Advanced Ceramics by Atomic Resolution Microscopy, Spectroscopy, and First Principles Calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi
  • 学会等名: STAC-6
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2012-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Paving the way for material design using microscopy, spectroscopy, and first principles calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi
  • 学会等名: Univ. Tokyo-Univ. Toronto (UT2) workshop
  • 発表場所: Komaba, Tokyo
  • 年月日: 2012-06-18
  • 招待講演
• [学会発表] First-principles Study on Defect Formation and Atomic Migration in Rhombohedral-LaAlO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and T. Mizoguchi
  • 学会等名: AMTC-3
  • 発表場所: Gifu
  • 年月日: 2012-05-09
• [学会発表] Effects of lattice imperfactions on ELNES profile (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi
  • 学会等名: Asia Pacific Microscopy Congress-10 (APMC10)
  • 発表場所: Perth, Australia
  • 年月日: 2012-02-07
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理計算と電子線エネルギー損失分光による異相界面の電子構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 溝口照康, 柴田直哉, 幾原雄一, Uli Dahmen
  • 学会等名: 表面科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-12-16
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.edge.iis.u-tokyo.ac.jp