ナノ構造のカーポン素材を用いた新型太陽電池の研究

現在の太陽電池はほとんどがシリコンを基盤としているが、太陽電池の低コスト化のためには別の材料が望まれる。本研究はナノ構造のカーボンを用いた太陽電池についての研究である。C_<60>は太陽電池用素材として着目されているが、電気抵抗が高いという問題がある。そこで、窒素をドープしたC_<60>薄膜の製膜を行い、太陽電池特性の評価を行なった。エキシマレーザを用いたパルスレーザ堆積法を用い、p形シリコン基板上に窒素分圧を変化させてC_<60>薄膜を製膜し、電気的特性や太陽電池特性を評価した。窒素をドープしない場合は抵抗が高く電流電圧特性の立ち上がりが悪かったが、窒素をドープすることにより電気抵抗が低減でき、太陽電池の変換効率も向上した。窒素分圧が0.3mTorrの時に最も変換効率が高い太陽電池が得られた。次に基板の温度を変化させてC_<60>薄膜を作製し、C_<60>/Siヘテロ構造太陽電池を作製した。基板の温度が低いと電気抵抗が高いが、温度の増加と共に減少し、200℃の時に最高のエネルギー変換効率が得られた。さらに、カーボンナノチューブを用いた太陽電池に向けて、太陽電池用カーボンナノチューブの合成を行なった。従来のカーボンナノチューブは触媒金属を含んでおり、良好な太陽電池を作ることができない。そこで、触媒金属を全く含まないカーボンナノチューブの合成を行い、カーボンを核としてカーボンナノチューブが合成できることを明らかにした。

現在の太陽電池はほとんどがシリコンを基盤としているが、太陽電池の低コスト化のためには別の材料が望まれる。本研究はナノ構造のカーボンを用いた太陽電池についての研究である。C_<60>は太陽電池用素材として着目されているが、電気抵抗が高いという問題がある。そこで、窒素をドープしたC_<60>薄膜の製膜を行い、太陽電池特性の評価を行なった。エキシマレーザを用いたパルスレーザ堆積法を用い、p形シリコン基板上に窒素分圧を変化させてC_<60>薄膜を製膜し、電気的特性や太陽電池特性を評価した。窒素をドープしない場合は抵抗が高く電流電圧特性の立ち上がりが悪かったが、窒素をドープすることにより電気抵抗が低減でき、太陽電池の変換効率も向上した。窒素分圧が0.3mTorrの時に最も変換効率が高い太陽電池が得られた。次に基板の温度を変化させてC_<60>薄膜を作製し、C_<60>/Siヘテロ構造太陽電池を作製した。基板の温度が低いと電気抵抗が高いが、温度の増加と共に減少し、200℃の時に最高のエネルギー変換効率が得られた。さらに、カーボンナノチューブを用いた太陽電池に向けて、太陽電池用カーボンナノチューブの合成を行なった。従来のカーボンナノチューブは触媒金属を含んでおり、良好な太陽電池を作ることができない。そこで、触媒金属を全く含まないカーボンナノチューブの合成を行い、カーボンを核としてカーボンナノチューブが合成できることを明らかにした。