量子サイズ効果を利用した新太陽電池の提案

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1. FeSi_2薄膜の作製β-FeSi_2薄膜をSiとFeの同時スパッタリング法によって作製した。Siターゲット上に取り付けるFeチップの配置を変え、FeとSiの組成を制御した。FeとSiの組成比をICPにより確認した結果、ある特定の配置でFeとSiの組成比が1 : 2の薄膜を作製できることがわかった。スパッタリングで得られた薄膜はアモルファスであるためXRDによる測定ではFeSi_2のピークは確認できなかった。しかしアニーリングによる結晶化の結果、XRD測定でβ-FeSi_2多結晶薄膜の合成が確認できた。また、光吸収測定から、スパッタリング、アニーリングによって得られた膜はバンドギャプ約0.9eVの直接遷移型のβ-FeSi_2であることがわかった。2. FeSi_2/Si太陽電池の作製と評価比抵抗2〜3Ωcmのn-Si基板上にβ-FeSi_2薄膜を製膜して、pnヘテロ接合太陽電池を作製した。電極として膜側に薄くAuを、基板側にAlを蒸着して、I-V特性を測定したところ理想係数2.5の非常に良好なヘテロpn接合が作製できていることがわかった。またアニール条件を変えながら光起電力の測定も行った。700℃で3時間アニールした試料では500Wの水銀灯をあてたところ70mVの起電力が、1000℃で12時間アニールした試料では、晴れの日の太陽光の下で350mVの起電力が得られた。