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半導体

高効率太陽電池、結晶シリコン、Ⅲ-Ⅴ族化合物多接合、エネルギー

次世代のクリーンなエネルギーを担う 高効率太陽電池の研究開発

研究背景

太陽電池を用いた太陽光発電は、2100年までには世界のエネルギーの7割を占めると予想され、エネルギー・環境問題を解決するためのクリーンな新エネルギー源として益々重要となっている。半導体研究室では、新エネルギー源の実現をめざした結晶シリコン太陽電池、集光型高効率太陽電池や太陽電池用新素材に関する基礎的研究、デバイス物理に基づく光・電子機能デバイスの創製等に関する研究を行なっている。

高効率結晶シリコン太陽電池および基板結晶の研究

太陽電池の更なる普及を進めるためには、現在の結晶Si太陽電池の更なる高品質化が極めて重要であり、そのための新しい基盤技術の開発を行っている。多結晶Si中の粒界特性と熱処理前後の金属不純物分布・電気特性の関係をEBIC測定結果をもとに検討し、粒界構造とそこでの少数キャリアの再結合速度、さらにはそれらに与える熱処理温度の関係が明らかになってきている。また、従来のpn接合を用いない新規高効率太陽電池であるキャリア選択型太陽電池に関して、デバイス構造、シリコン結晶、電極材料、パッシベーション材料に関する研究を進めている。

超高効率・低コスト太陽電池・材料の研究

III-V族化合物半導体は、多様な材料で任意のバンド・プロファイルを持つ多接合構造太陽電池を構成することで、40%以上の超高効率光電変換が可能である。低コスト化を実現するため、Si基板上III-V層エピタキシャル成長、およびIII-V層のリフトオフに関する研究を行い、層状半導体を中間層に用いたIII-V層の成長とリフトオフを達成している。さらに、変換効率50%以上が期待できる4接合用新材料として、InGaAsN材料の高品質成膜と物性・欠陥評価に関する研究を行っている。