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モノライクIII-V族化合物薄膜をベースとした高効率フレキシブル太陽電池の開発

基于单质III-V族化合物薄膜的高效柔性太阳能电池的开发

基本信息

批准号：
20J20462
负责人：
西田竹志
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20462/
关键词：
InGaAs 多結晶層交換 GaAs 粒径制御太陽電池

项目摘要

高効率フレキシブル多接合薄膜太陽電池の創出を目指し、最終年度となる本年度は、主に以下の課題に取り組んだ。(i) InGaAs膜のガラス上合成および近赤外分光感度の実証太陽光発電ロードマップでは、「汎用基板上における赤外光吸収層の開発」が重要課題として挙げられている。赤外光吸収材料を絶縁基板上に合成する研究は古くから行われてきたが、小粒径な多結晶膜であることに起因し、分光感度が得られた例はなかった。InGaAsは、その組成変調により、赤外光の吸収が可能な材料である。そこで、我々の得意とする「層交換Geシード技術」をInGaAs膜に応用することで、近赤外領域における分光感度の発現を目指した。その結果、ガラス上合成したInGaAs膜として最大粒径（>300 μm）を獲得すると共に、In組成比の増加に伴う分光感度吸収端の遷移が確認された。絶縁基板上の合成膜で近赤外領域の分光感度特性を実証した初めての成果である。(ii) GaAsおよびInGaAs薄膜のプラスチック上合成上記の成果に加え、我々は、フレキシブル薄膜太陽電池に向けたプラスチック基板上InGaAs薄膜の合成を検討した。基板の歪みはGeシード層の結晶成長を阻害したが、Ge成長条件の変調により100 μmに及ぶ結晶粒径を得ることに成功した。本Ge層をシードとして500℃でInGaAs膜をエピタキシャル成長した結果、プラスチック基板上に合成したInGaAs膜として初めてとなる分光感度の取得に成功した。次世代の高効率フレキシブル太陽電池開発に資する成果である。

High rate of unseen フレキシブル joint more thin film solar cell の hit を refers し, final annual となるは this year, under the main にの subject に took り group んだ. (I) InGaAs membrane のガラス on synthetic および nearly bare outside spectral sensitivity の card be sunlight 発 electric ロードマップでは, "universal substrate における red outside light absorbing 収 layer の発" が important topic として挙げられている. Red outside light 収 absorption material を never try substrate に synthetic すはる study ancient くから line われてきたが, small particle size な crystallization membrane であることに cause し, spectral sensitivity が have られた example はなかった. InGaAs によ, そ <s:1> composition variation によによ, red outer light <s:1> absorption が possible な materials である. そこで, I 々の proud とする layer "Ge シード technology" を InGaAs membrane に応 with することで, nearly bare field における spectral sensitivity の発を refers now した. その results, ガラス on synthetic した InGaAs membrane として maximum particle size (> 300 microns) をするとに, In composition than の raised に with う requirement by spectral sensitivity suction 収の migration が confirm された. The <s:1> synthetic film で in the near-infrared field <s:1> spectral sensitivity characteristics of the <s:1> synthetic film on the isolated substrate を actual evidence た initial めて <s:1> results である. (ii) GaAs および InGaAs film のプラスチッの results on synthetic ク remember にえ, I 々は, フレキシブル thin film solar cell に to けたプラスチック substrate InGaAs film の synthetic を beg し検た. Substrate の slanting みは Ge シード layer の crystal growth を resistance against したのが, Ge growth conditions - adjustable により 100 microns に and ぶ crystalline grain size をることに successful した. This Ge layer をシードとして 500 ℃ で InGaAs membrane をエピタキシャル growth した results, プラスチック substrate に synthetic した InGaAs membrane として early めてとなる spectral sensitivity のに success した. Next-generation high-efficiency フレキシブ solar cell development に capital する achievements である.