格子整合系複合材料を用いたシリコン太陽電池の極限高効率化

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1.最適素子構造の設計GaAs系材料を用いた場合の最適素子構造の設計で、30%を超える変換効率が達成できることが理論的に明らかになった。あらたに、III族元素の組成比を変えることにより禁制帯幅が制御でき結晶成長が容易なInGaP系半導体を用いた場合のシミュレ-ションを行った。GaAsPに比べてInGaPは、最適禁制帯幅(約1.75eV)を持つときの吸収端付近での吸収係数が大きいため光吸収層厚を薄く出来ることが分かった。そのため、開放端電圧が上昇し最大34.2%の効率が期待できる。また、拡散長が約1/4に減少したとしても効率は約33%までにしか低下せず、上層太陽電池用材料としてInGaP系が適していることが判明した。2.GaP系半導体のヘテロエピタキシャル成長有機金属化学的気相成長装置を用いて、Si上にGaPのヘテロエピタキシャル成長を試みた。Pの原料としてタ-シャリブチルホスフィンを用い、低V/III比、低基板温度でGaPのヘテロエピタキシ-を実現した。Siとの界面に極薄AI層を挿入する事により3次元成長を抑制でき一様な成長層を得ることが出来る。今後InとGaの比を任意に変化することにより禁制帯幅の精密制御を目指す。