成果報告書詳細
管理番号20110000000651
タイトル*平成22年度中間年報 新エネルギー技術研究開発 革新的太陽光発電技術研究開発(革新型太陽電池国際研究拠点整備事業)高度秩序構造を有する薄膜多接合太陽電池の研究開発(酸化物ワイドギャップ)
公開日2011/7/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人豊橋技術科学大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
本研究では、多接合型太陽電池トップセルの光吸収層用ワイドバンドギャップ酸化物材料の開発とバンドギャップを広い範囲で制御するための技術を確立するために、Cu-O系ならびにCu-Ag-O系の2種類の系について検討する。Cu-O系ならびにCu-Ag-O系共に、電気化学的形成技術を開発すると共に、バンドギャップ制御技術を開発し、多接合型太陽電池トップセルに好適なバンドギャップ1.7-1.8eV程度のCu-OならびにCu-Ag-O層形成のための条件を探索する。さらに、多接合太陽電池の形成を達成するための高品質酸化物層形成技術を確立すると共に、単接合太陽電池を形成し、そのバンドギャップ制御技術ならびに高品質化技術の有効性を実証すると共に、中間ならびに最終目標を達成する。平成22年度においては、下記の研究開発を行った。
【1】 多接合太陽電池の光吸収層用ワイドバンドギャップ高品質酸化物材料の開発とバンドギャップ制御技術の確立
(研究開発の内容)
平成20年度、銅アンモニア錯体水溶液から陽極分極によりp型半導体CuO層が形成できること、ならびにそのバンドギャップが0.95-1.65eVの範囲で製膜条件により制御できることを明らかにした。しかし、形成したCuO層の光電気化学測定においては、光照射によりp型伝導に基づく光電流の発生は確認できたが、光電流量は非常に小さかった。平成21年度は,<111>-Au/Siウエファ基板上にCuO層を電気化学ヘテロエピタキシャル成長させ,<002>単配向化することによって,光照射による光電流密度ならびに光応答を著しく向上させた。しかし,形成した<002>-CuO層では,膜厚方向での結晶粒子形態の変化が認められ,製膜中の製膜環境の変化を示唆していた。そこで,平成22年度は,電解中に休止時間を有するパルス電解法を適用することによって,CuO層の結晶粒子形態,品質ならびに光応答特性に及ぼす影響を検討した。
英文要約Title: The Innovative Photovoltaic Technology Research and Development Program. Development of Multi-Junction Thin Film Solar Cells using a Smart Stack Technique(Oxide Semiconductors with Wide Bandgap Energy) (FY2008-2012) FY2010 Annual Report
The innovative photovoltaic technology research and development program were to start in fiscal 2008. To fabricate photovoltaic devices with conversion efficiency over 40%, multi-stacked solar cell composed of three compound semiconductor photovoltaic devices with different band gap energy is developed. Toyohashi University of Technology (TUT) plays a role of developing wide band gap oxide semiconductors appropriate to the light-absorbing layer and the single solar cell applied to the top cell in multi-stacked solar cell. In fiscal 2008, a p-type semiconductor Cu(II)O layer was prepared by using a thermodynamically designed solution formulation, and the bandgap energy was controlled ranging from 0.95 to 1.65eV by adjusting the preparation conditions. And, (111)-oriented Cu(I)O semiconductor was prepared by electrochemical heteroepitaxial growth on (111)-oriented Au/(100) Si wafer. In fiscal 2009, the excellent (002)-oriented Cu(II)O layer has been prepared by electrochemically heteroepitaxial growth on (111)Au/Si wafer and showed excellent photoactivity of large photocurrent density and quick response. The (0001)ZnO/(111)Cu(I)O heterostructure was prepared by electrodeposition of ZnO layer in a simple zinc nitrate aqueous solution on the (111)-oriented Cu(I)O layer, but the intermediate Cu layer was formed between the Cu2O and ZnO layers.
In fiscal 2010, the improvement of the photoactivity of the (002)-oriented Cu(II)O film has been carried out by using a pulsed electrolysis, and the photo current density was improved by about 20% by optimizing the pulse condition. And, a photo-assisted electrodeposition technique was proposed for suppressing the reduction of Cu(I)O to metallic Cu(0) during the electrodeposition of the n-ZnO layer on p-Cu(I)O layer. The photo-assisted electrodeposition technique allowed the formation of continuous (0001)-oriented ZnO layer on the Cu(I)O layer, and slight rectification feature could be observed for the (0001)ZnO/(111)Cu(I)O heterostructure. And, SiO and CdS layers were formed on the Cu(I)O layer by a spin-coating and chemical bath deposition techniques for suppressing the change of the Cu state during the ZnO formation including gas-phase deposition process, and slight rectification feature was observed for both the CdS/Cu(I)O and SiO/Cu(I)O heterostructures. Excellent rectification feature with the ideality factor of about 1 and rectification ratio of about 56 was obtained for a diode of the (111)-oriented Cu(I)O layer.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る