アモルファス太陽電池のキャリア再結合中心の探求

1.アモルファス太陽電池のキャリア再結合中心になり得る局在電子状態を有効に換出する手法として, 新たに"電流過渡分光法"を開発した. その原理は次の通りである. アモルファス太陽電池に例えれば光を照射し, (光生成キャリアの再結合中心となる)局在電子状態にキャリアを捕獲させる. その光を遮断した後, 捕獲されていたキャリアが熱的に放出される結果生ずる過渡的な電流変化を時々刻々と追うことによって, キャリア再結合中心を検出するのである. この手法は, 実際のアルモファス太陽電池P-i-n構造に適用でき, 局在状態密度のエネルギー分布と, 各々の局在電子状態のキャリア捕獲断面積に相当する脱出試行度数を見積ることが原理的に可能である.2.シミュレーションにより, アモルファ太陽電池中に存在しうる任意の局在電子状態の電子占有率を評価・解析出来るようになった.3.過渡電流信号を詳細に解析した結果, 深く局在状態密度のエネルギー分布として, エネルギー・ギャップの中央付近に幅広な極大があり, また伝導帯の端の下0.5〜0.6eVに構造があることを見出した.4.電流過渡分光法よって検出された局在状態密度のエネルギー分布に見られる構造の起源は現在同定中であるが, 少なくとも一部分はダングリング・ボンドに関係している可能性が高く, また他の部分はアモルファス・シリコン系半導体に多量に含まれてる, 炭素, 窒素, 酸素等の残留不純物に起因している可能性がある. 何れにせよ, 電流過渡分光法は, キャリア再結合中心の特定の物理的, 化学的起源に最初から捕らわれ限定されるのではなく, 任意の局在状態を検出する方法の実用化に道を開くものとして有望であると考えられる.

1.アモルファス太陽電池のキャリア再結合中心になり得る局在電子状態を有効に換出する手法として, 新たに"電流過渡分光法"を開発した. その原理は次の通りである. アモルファス太陽電池に例えれば光を照射し, (光生成キャリアの再結合中心となる)局在電子状態にキャリアを捕獲させる. その光を遮断した後, 捕獲されていたキャリアが熱的に放出される結果生ずる過渡的な電流変化を時々刻々と追うことによって, キャリア再結合中心を検出するのである. この手法は, 実際のアルモファス太陽電池P-i-n構造に適用でき, 局在状態密度のエネルギー分布と, 各々の局在電子状態のキャリア捕獲断面積に相当する脱出試行度数を見積ることが原理的に可能である.2.シミュレーションにより, アモルファ太陽電池中に存在しうる任意の局在電子状態の電子占有率を評価・解析出来るようになった.3.過渡電流信号を詳細に解析した結果, 深く局在状態密度のエネルギー分布として, エネルギー・ギャップの中央付近に幅広な極大があり, また伝導帯の端の下0.5〜0.6eVに構造があることを見出した.4.電流過渡分光法よって検出された局在状態密度のエネルギー分布に見られる構造の起源は現在同定中であるが, 少なくとも一部分はダングリング・ボンドに関係している可能性が高く, また他の部分はアモルファス・シリコン系半導体に多量に含まれてる, 炭素, 窒素, 酸素等の残留不純物に起因している可能性がある. 何れにせよ, 電流過渡分光法は, キャリア再結合中心の特定の物理的, 化学的起源に最初から捕らわれ限定されるのではなく, 任意の局在状態を検出する方法の実用化に道を開くものとして有望であると考えられる.