高配向CNT結晶膜で明らかにするCNT-Siヘテロ接合太陽電池の発電メカニズム

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本年度は，異なるCNT膜の積層転写条件の確立とキラリティリッチなCNTによる太陽電池の試作の2点について研究を進めた．前者について，異なるCNTの積層転写の事前準備として，CNT膜のプラズマエッチングによる薄膜化条件を確立する必要がある．これは2種のCNT膜を積層すると，膜厚が単純に2倍になることで，CNT/Si界面に到達する光が減少してしまうことから，積層前にある程度の膜厚を減らす必要があるためである．本申請で導入したプラズマクリーナーを用いて，酸素プラズマによるエッチングをすることで，CNTの薄膜化を実現した．適切なジグを準備することでフィルタメンブレン上にCNTが形成された状態でのエッチング条件を見出し，適当な膜厚に調整することが可能となった．転写プロセス自体はこれまでと同じプロセスを繰り返すのみであるため，積層転写できる条件が確立できたと考えている．後者については，昨年配向成膜条件を見出したCoMoCAT-CNTを用いた分散液により成膜したCNT配向膜を用いて，CNT-Si太陽電池を試作し，発電特性の評価を行った．これまではCNT配向膜の制御性が悪く，発電効率が1%未満と比較的低い効率のデバイスしか作製できていなかった．しかしながら，キラリティリッチな配向膜を用いることで，2～3％の変換効率を有するデバイスを実現することができた．また，経験上CoMoCAT-CNTでは高い配向を有するCNT膜を作製することが難しいため，フィルタメンブレン上に細かい溝（groove）を人工的に形成しし，高配向膜を実現するプロセスについても検討を進めた．