凹凸面上に形成した半導体ヘテロ接合太陽電池に関する研究

凹凸表面半导体异质结太阳能电池的研究

• 批准号: 09750354
• 负责人: 曽我 哲夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750354/
• 关键词: 二酸化チタン; 太陽電池; 凹凸面; 鉛; ゾルゲル法

これまで様々な太陽電池が研究されているが、太陽電池作製に大きなエネルギーを必要としている。本研究では半導体の凹凸表面を利用し、安価で省エネルギーの太陽電池を作製することを目的としている。TiO_2は安価で豊富な材料であり、成膜方法も簡単であるので、安価な太陽電池用材料として期待されている。本年度は凹凸形状をしだTiO_2を太陽電池に応用する場合に必要となるゾルゲル法によるTiO_2、Pbを添加したTiO_2の成膜法の確立、および物性評価を行いTiO_2を太陽電池に応用した。TiO_2、5%Pbを添加したTiO_2、10%TiO_2のバンドギャップはそれぞれ3.14eV、3.05eV、2.74eVであり、Pbの添加と共に長波長側ヘシフトした。X線回折から結晶系はすべてアナターゼである。XPSからPbはTiO_2のTiの格子位置に取り込まれてPb_xTi_<1-x>O_2が形成されていることが確認できたが、それと共にPbOの形成も示唆された。良好なpbの混入量を増加させて2.58eVのバンドギャップを得て、cuInSe_2と凹凸面状のpn接合を形成すれば、変換効率18%が得られることが予測された。そのためにはPbOを含まない単一相のPb_xTi_<1-x>O_2が望まれ、成膜条件と共に成膜法の検討も必要である。凹凸面状のTiO_2に色素増感させた太陽電池を作製した。膜厚の増加と共に変換効率は向上し、3μmで3.2%の変換効率が得られた。今後はさらに微細の凹凸形状の形成法や厚膜化によって高効率が達成できる。

The solar cell manufacturing process is necessary for solar cell research. The purpose of this study is to make use of semiconductor uneven surfaces and to save energy for solar cell manufacturing. TiO_2 is an excellent material for solar cells, and its film formation method is simple and simple. In this year, it is necessary to add TiO_2 and Pb to TiO_2 film formation method, and evaluate TiO_2 solar cell application. TiO_2, 5%Pb and 10%TiO_2 were added to the solution, and the solution was 3.14eV, 3.05eV and 2.74eV respectively. X-ray reflection of the crystal system is not easy. XPS shows that Pb_xTi_2 is formed in the lattice position of Ti and Pb_xTi_<1-x>2. Good pb incorporation increased to 2.58eV, resulting in the formation of pn junctions with concavo-convex surfaces and a conversion rate of 18%. PbO_2 is a single phase of Pb_xTi_<1-x>O_2, and it is necessary to study the film formation conditions and methods. The pigment of TiO_2 with concave and convex surface can be used to fabricate solar cells. The film thickness increases and the total conversion rate increases from 3.2% to 3.2% In the future, the formation method of fine concave and convex shapes and the thickening of films will achieve high efficiency.

项目成果

Md. Mosaddeq-ur-Rahman: "Investigation of solid state Pb doped TiO_2 solar cell" Solar Energy Materials and Solar Cells. 48. 123-130 (1997)

Md. Mosaddeq-ur-Rahman：“固态铅掺杂 TiO_2 太阳能电池的研究”太阳能材料和太阳能电池。

M. Umeno: "Prospect of a solid state solar cell based on TiO_2" 第1回物質研光反応制御・光機能材料国際シンポジウム. (1998)

M. Umeno：“基于 TiO_2 的固态太阳能电池的展望”第一届材料研究、光反应控制和光学功能材料国际研讨会（1998）。

M.M.Rahman他: "Optical properties and X-ray photoelectron spectroscopic study of pure and Pb-doped TiO_2 thin films" J.Phys.Chem.Solids. 60. 201-210 (1999)

M.M.Rahman 等人：“纯和 Pb 掺杂 TiO_2 薄膜的光学特性和 X 射线光电子能谱研究”J.Phys.Chem.Solids 60. 201-210 (1999)

Md.Mosaddeq-ur-Rahman他: "Determination of optical constants of solgel-derired inhomogeneous TiO_2 thin films by spectroscopic ellipsometry and transmission spectroscopy" Applied Optics. 37,4. 691-697 (1998)

Md.Mosaddeq-ur-Rahman 等人：“通过椭圆偏振光谱法和透射光谱法测定溶胶凝胶衍生的非均匀 TiO_2 薄膜的光学常数”，《应用光学》37,4（1998）。

Md. Mosaddeq-ur-Rahinan: "Determination of optical constants of solgel-derived inhomogeneous TiO_2 thinfilms by spectroscopic ellipsometry and transmission spectroscopy" Applied Optics. 37,4. 691-697 (1998)

Md. Mosaddeq-ur-Rahinan：“通过光谱椭圆光度法和透射光谱测定溶胶凝胶衍生的非均匀 TiO_2 薄膜的光学常数”应用光学。