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2光子吸収による電子・正孔対の生成と太陽電池応用

双光子吸收产生电子空穴对及太阳能电池应用

基本信息

批准号：
16656009
负责人：
小長井誠
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656009/
关键词：
二光子吸収光起電力効果微結晶SiC ホットワイヤー法深い準位

项目摘要

現在、広く実用化されている太陽電池では、エネルギー変換機構として光起電力効果が用いられている。一般に知られている光起電力効果では、禁制帯幅よりもエネルギーの大きなフォトンが一つ吸収されると、一対の電子・正孔が生成される。したがって、禁制帯幅以下のフォトンは透過してしまい、エネルギー変換には寄与しない。本研究では、禁制帯幅以下のエネルギーをもつフォトンを二つ吸収して、電子・正孔対を生成する2光子吸収過程を、微結晶3C-SiCを対象に実験的に検証することを目的として研究を行っている。本提案では、申請者により世界で初めて実現された、低温形成微結晶3C-SiCを用いて2光子吸収過程を実証する。この技術開発は、現在のシリコン太陽電池のエネルギー変換効率の限界をうち破るものとなり、理論限界が大幅に向上する。平成17年度は、微結晶3C-SiCへの不純物添加技術、ならびにギャップ内準位からの吸収を確認するための測定手法を確立した。まず、原料ガスにメチルシランと水素を用いたホットワイヤー法により、300℃前後の低温で禁制帯幅2.2eVの微結晶3C-SiCを形成することに成功した。電気的特性を測定した結果、最適化された条件では、膜が高抵抗化することが分かった。そこで、次に、この膜にAlを添加した。2光子吸収評価は、Constant Photocurrent法によるギャップ内準位密度測定により行った。これにより、Alが形成する準位からと思われるサブギャップ吸収を観測したが、キャリアライフタイムが短く、光吸収層としての開発には時間が要することが分かった。そこで、つぎに不純物添加を伴わない手法で、二光子吸収を起こさせる可能性のある手法として、SiC中にSiの微結晶(ナノ結晶)を生成させ、量子準位を用いて光吸収を起こさせる手法の開発に着手した。ラマン散乱による測定では、ナノ結晶の形成が確認されている。この手法は、製膜後の熱処理によりナノ粒子が析出する現象を利用しているが、高品質化という点で期待される材料系であることが分かった。

At present, solar cells are used in the production of solar cells, and the conversion mechanism is used in the production of solar power. Generally, it is known that the photo-induced electric force effect is opposite, and the inhibition band is opposite, and the electron hole is opposite. In addition to the above, it is also necessary to change the content of the website. This study aims to investigate the process of two-photon absorption, electron and positive hole pair generation, and the detection of microcrystalline 3C-SiC. This proposal is intended to demonstrate the application of 2-photon absorption processes to form microcrystalline 3C-SiC at low temperatures. The technical development of solar cells has been greatly improved due to the limitation of the conversion efficiency of solar cells. In 2017, the impurity addition technology of microcrystalline 3C-SiC was established, and the measurement method of absorption was established. The formation of microcrystalline 3C-SiC with an amplitude of 2.2eV at low temperature around 300℃ was successfully achieved. The results of the measurement of electrical characteristics and the optimization of the conditions for high resistance of the film are presented. Al., Al. 2. Photon absorption evaluation and Constant Photocurrent method for measuring internal quasi-density The light absorption layer is formed at the same time as the light absorption layer. The development of the method of impurity addition, possibility of two-photon absorption, formation of Si microcrystals in SiC, and initiation of optical absorption with quantum level is under way. The formation of crystals is confirmed by the measurement of scattered particles. This method is to utilize the phenomenon of particle precipitation after heat treatment, and to improve the quality of the material system.