界面層によるキャリア再結合抑制効果を用いたガラス上シリサイド半導体高効率太陽電池

利用界面层抑制载流子复合效应的硅化物玻璃半导体高效太阳能电池

• 批准号: 21H04548
• 负责人: 末益 崇
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04548/
• 关键词: 太陽電池; シリサイド; ヘテロ界面; 再結合; バリウムシリサイド; スパッタ; 多結晶; 分光感度; ドーピング; 界面; ヘテロ接合; 電子神話力

BaSi2ヘテロ接合型薄膜太陽電池の実現に向けて研究を行い、下記の成果を得た。1. デバイスシミュレータを用いて、BaSi2光吸収層とヘテロ接合を形成した場合に、電子輸送層およびホール輸送層として機能する候補材料について調べ、光照射時の太陽電池特性を比較した。その結果、アモルファスSiCが電子輸送等として働くことが、分光感度特性およびシミュレーションから明らかになった。2.ホール輸送層として期待されるMoO3, NiO, V2O5膜について、BaSi2とヘテロ接合を形成した場合に期待されるデバイス特性を計算し、MoO3膜が適していることが分かった。3.AlドープZnOとBaSi2のヘテロ界面に、BaSi2と電子親和力の近いZnGeO膜を挿入することで、分光感度が向上することを明らかにした。また、印加する電圧の極性を変えることで、期待していた通り、ZnGeOは、BaSi2で生じた電子について障壁にならず、一方、ホールについては障壁になることを明らかにした。4.スパッタ法で形成したBaSi2膜には、多数の酸素が含まれるため、不純物をドーピングしても伝導型やキャリア密度の制御がas-grown膜では達成できていなかった。そのような膜について、Ar雰囲気で1000度でアニールすることで、BドープBaSi2膜の場合、5分間のアニールにより、伝導型がn型からp型となり、アニール時間を大きくすることで、ホール密度が増加した。10分間のアニールにより、ドープしたBの約5割が活性化してホールを出すことが分かった。第一原理計算から、p型不純物であるBをドーピングした際、BaSi2中のSi四面体のSi原子の一部をBが置換しても、同じSi四面体のSiサイトに酸素が置換する場合には、n型になることが分かった。このため、アニールにより、p型伝導に変わるのは、酸素がSi四面体から出ていく一方、Bが留まるためと説明できる。

The implementation of BaSi2ヘテロ bonded thin-film solar cells に has been carried out through けて research を, and the following <s:1> results を are た. 1. デ バ イ ス シ ミ ュ レ ー タ を with い て BaSi2 light absorbing 収 layer と ヘ テ ロ joint を form し に た occasions, electron transport layer お よ び ホ ー ル transport layer と し て function す る alternate material に つ い の て べ, the sun solar cell characteristics を compare し た. そ の results, ア モ ル フ ァ ス SiC が electronic transport と し て 働 く こ と が, spectral sensitivity characteristics お よ び シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら Ming ら か に な っ た. 2. ホ ー ル transport layer と し て expect さ れ る MoO3, NiO, V2O5 film に つ い て, BaSi2 と ヘ テ ロ joint を form し た occasions に expect さ れ る デ バ イ ス computational し を, MoO3 film が optimum し て い る こ と が points か っ た. 3. Al ド ー プ ZnO と BaSi2 の ヘ テ ロ interface に, BaSi2 と electron affinity の nearly い ZnGeO membrane を scions into す る こ と で, spectral sensitivity が upward す る こ と を Ming ら か に し た. ま た, Inca す る electric 圧 の を polarity - え る こ と で, expect し て い た り, ZnGeO は, BaSi2 で raw じ た electronic に つ い て barrier に な ら ず, one party, ホ ー ル に つ い て は barrier に な る こ と を Ming ら か に し た. 4. ス パ ッ タ method で form し た BaSi2 membrane に は, most の acid contains が ま れ る た め, impurity content を ド ー ピ ン グ し て も 伝 type guide や キ ャ リ ア density の suppression が as - grown film で は reached で き て い な か っ た. そ の よ う な membrane に つ い て, Ar 雰 囲 気 で 1000 degrees で ア ニ ー ル す る こ と で, B ド ー プ BaSi2 membrane の occasions, five points between の ア ニ ー ル に よ り, 伝 guide が n か ら p-type と な り, ア ニ ー ル time を big き く す る こ と で, ホ ー ル density が raised plus し た. 10 points between の ア ニ ー ル に よ り, ド ー プ し た B の about 5 cut が activeness し て ホ ー ル を out す こ と が points か っ た. First principles calculation か ら, p-type impurity content で あ る B を ド ー ピ ン グ し た interstate, BaSi2 の の Si tetrahedron の Si atoms in a を B が replacement し て も, with じ Si tetrahedron の Si サ イ ト に が acid element displacement す る occasions に は, n-type に な る こ と が points か っ た. こ の た め, ア ニ ー ル に よ り, p-type 伝 に - わ る の は, acid が Si tetrahedron か ら out て い く side, B が leave ま る た め と illustrate で き る.

项目成果

Demonstration of B-ion-implanted p-BaSi2/n-Si heterojunction solar cells

B离子注入p-BaSi2/n-Si异质结太阳能电池的演示

• DOI: 10.35848/1347-4065/acab08
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Aonuki Sho;Narita Shunsuke;Takayanagi Kaori;Iwai Ai;Yamashita Yudai;Toko Kaoru;Suemasu Takashi
• 通讯作者: Suemasu Takashi

Solar cells based on n+-AZO/p-BaSi2 heterojunction: Advanced opto-electrical modelling and experimental demonstration

• DOI: 10.1016/j.solmat.2021.111181
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Solar Energy Materials and Solar Cells
• 影响因子: 6.9
• 作者: Y. Yamashita;C. R. Tobon;R. Santbergen;M. Zeman;O. Isabella;T. Suemasu

熱電特性評価に向けた絶縁膜上への多結晶BaSi2膜の成長

用于热电性能评估的绝缘膜上多晶BaSi2薄膜的生长

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉田 竜一;小板橋嶺太;山下雄大;召田雅実;都甲 薫;末益 崇
• 通讯作者: 末益 崇

The first solar cell application of P-ion-implanted n-BaSi2 films

P离子注入n-BaSi2薄膜的首次太阳能电池应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Sho Aonuki;Kaoru Toko and Takashi Suemasu
• 通讯作者: Kaoru Toko and Takashi Suemasu

BaSi2太陽電池の界面層および電子輸送層応用に向けた Zn1-xGexOyの作製

用于 BaSi2 太阳能电池界面层和电子传输层应用的 Zn1-xGexOy 的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙柳 香織;山下 雄大;都甲 薫;末益 崇
• 通讯作者: 末益 崇