炭素質薄膜の電子物性の制御とそのデバイス化

碳质薄膜电子性能控制及其器件开发

• 批准号: 09243234
• 负责人: 金子 友彦
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09243234/
• 关键词: 炭素質薄膜; カーボンアロイ; 光電変換素子; 太陽電池; 炭素材料

先に我々はp-キシロキノン(PXQ)を原料とした炭素質薄膜とn-型シリコン(n-Si)との積層体(C/n-Si)が整流作用を有し、さらに太陽電池特性を発現することを見い出した。しかしながら、その再現性・調製条件の最適化に問題点があった。また、PXQのみでしか、この太陽電池特性は発現できていないことから、他の原料種での太陽電池特性発現の可能性、さらなる特性の向上、炭素質薄膜自身の物性制御の可能性等検討課題が残っていた。また、セル構成の改良点も多くあり、これらを通して安定的に高い変換効率を有する太陽電池の作製に興味がもたれる。そこで本研究では、炭素質薄膜の構造・物性の把握、さらに物性制御の可能性を追及するとともに、C/n-Si積層体の太陽電池特性の高効率化を目的とし、含酸素官能基を有する4種の芳香族化合物を原料とした熱CVD法により生成する薄膜の生成過程と得られる炭素質薄膜の電子物性(ここでは電気伝導度)についてその調製条件等の影響を検討し、その最適化を行った。その結果、ピロメリット酸二無水物(PMDA)が最も低温(500℃以下)から導電性の薄膜を生成し、官能基構造・芳香族構造それぞれが反応性に大きく影響していることがわかった。また、薄膜の電気伝導率は膜厚とは直接関係なく成長速度に大きく影響され、速度が遅いほど高伝導性の薄膜を生成した。また、PMDA系薄膜とn-Si積層体について光電素子としての可能性を調べた結果、太陽電池特性を示し、さらに調製条件の最適化を行うことで最高変換効率6.5%で、ほぼ安定的に5%を超える調製条件が確立された。本積層体の接合はショットキー接合に近いヘテロ接合であることが示された。

First of all, we have the rectification effect of p-type silicon film (PXQ), n-type silicon film (n-Si) and laminated body (C/n-Si), and then we have the development of solar cell characteristics. Problem points in optimization of modulation conditions. The problems of PXQ, solar cell characteristic development, solar cell characteristic development possibility of other raw material species, improvement of solar cell characteristic, and physical property control possibility of carbon quality thin film itself are discussed. The structure of the solar cell is improved, and the stability of the solar cell is improved. This study aims to improve the efficiency of C/n-Si multilayer solar cells by understanding the structure and physical properties of carbon quality thin films and the possibility of controlling their physical properties. Four aromatic compounds containing acid functional groups were prepared from raw materials by thermal CVD, and the electronic properties (electrical conductivity) of carbon quality films were obtained. The effects of modulation conditions on the formation process were discussed and optimized. As a result, PMDA is the most low-temperature (below 500℃), conductive thin film formation, functional group structure, aromatic structure, etc. The electrical conductivity of thin films is directly related to the film thickness, and the growth rate is greatly affected by the film thickness. In addition, PMDA-based thin films and n-Si laminates are subject to the highest conversion efficiency of 6.5% and the highest stability of 5% due to the optimization of modulation conditions. The joint of this layer is close to the joint.