規則化フォトニックナノワイヤZnO/Cu2O太陽電池の電気化学形成と高効率化

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低コスト超高効率Si系多接合太陽電池のトップセルとして電気化学手法で形成される超低コストn-ZnO/p-Cu2O酸化物太陽電池が期待されている。本研究課題では、自己組織化酸化アルミニウム(Anodic Aluminium Oxide、AAO)を用いた規則フォトニックナノ構造化Cu2O/ZnO太陽電池の電気化学的形成技術を確立し、ナノ構造化による光誘導・散乱効果を活用することによって光吸収活性層を拡大し高短絡電流密度化・高効率化することを検討している。前述したような形状をもったZnOナノワイヤやCu2Oナノ構造を電気化学製膜で作る手法と技術は存在しないため、著者は薄膜AAOを用いた独自的なナノ構造制御技術の確立に挑んだ。汎用性高い基板FTO上に真空蒸着、<111>-Au/Siの上にRFスパッタリングを用いて薄膜アルミニウムを形成させ、低温シュウ酸溶液に陽極酸化させて薄膜AAOを形成した。形成された薄膜アルミニウムはX線回折法（XRD）及び原子間力顕微鏡（AFM）で評価した。真空蒸着された薄膜Alの算術平均粗さは約30 nmほど粗く、形成されたAAOは不均一だった。走査型顕微鏡（FESEM）で表面・断面を観察した結果、Al粒界及び基板表面が薄膜AAOへの影響及び機構を検討した。一方、<111>-Au/Si 基板上RFスパッタリングで形成されたAl薄膜の表面粗さは約10倍低い3 nmで、鏡面のような外観だった。また、XRDで評価した結果、より高い（111）Alのピークが検出され、配向及び結晶性の向上を示した。40 Vの陽極酸化電圧で、均一且つほぼ垂直な薄膜AAO（ポア直径約50 nm）を形成することができ，電気化学製膜手法に適した導電膜上直接薄膜AAOを形成する手法の有効性を証明した．