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中間バンドを有する半導体結晶の作製と高効率太陽電池への応用

中能带半导体晶体的制备及其在高效太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
18760011
负责人：
鍋谷暢一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760011/
关键词：
高効率太陽電池半導体物性結晶工学光物性結晶成長

项目摘要

太陽電池は燃料を必要とせず、太陽光を照射するだけで半永久的に利用できるため、身近な電力源としての役割は大きい。太陽電池の効率は、禁制帯幅で決まる起電力と、禁制帯幅よりも大きなエネルギーをもつ太陽光を吸収して生成されるキャリアによる電流の積で決定される。両者の間にはトレードオフの関係があり、禁制帯幅が大きい材料では吸収できる光子数が少ないため電流がとれず、逆に電流を多くするためには禁制帯幅を小さくする必要がある。本研究では、高い起電力を保ち、かつ太陽光を有効に吸収できる半導体太陽電池材料として、禁制帯中に中間バンドを有する半導体ZnTe0混晶の作製とその太陽電池への応用を目的としている。ZnTe0は分子線エピタキシーも用いて、ZnTe基板上に成長した。理論的には0組成が2%においてZnTe0混晶の変換効率は最大の58%となるが、ZnTe0混晶を構成するZnTeとZn0は結晶構造や原子間距離が異なるため、0組成を増加させようとすると結晶性が悪化する。本研究ではZnTe基板の前処理方法を改善することによって0.2%を超える0組成でも優れた結晶性を維持させることができた。ZnTe0混晶を成長する際、活性窒素を添加するとp型の電気的特性をもつことがわかっている。そこでこのp型ZnTe0上にn型Zn0を成長し、ヘテロ構造型のpn接合を形成し、太陽電池を試作した。この太陽電池に様々な波長の光を照射しながら電圧-電流特性を調べた結果、禁制帯幅以下のエネルギーの光を照射しても電流が流れることがわかり、ZnTe0混晶は高効率太陽電池材料として利用可能であることを明らかにした。

Solar cells are required for fuel and sunlight irradiation, and are semi-permanent in use and close to power sources. The efficiency of the solar cell is determined by the product of current generated by the absorption and generation of sunlight. The number of photons absorbed by the material is small, and the amplitude of the inhibition band is small. This research aims to develop semiconductor solar cell materials that can maintain high power levels and effectively absorb sunlight, and the manufacture of semiconductor ZnTe0 mixed crystals with intermediate capacitors in the forbidden band and their use in solar cells. ZnTe molecules grow on ZnTe substrates The theoretical composition of ZnTe0 mixed crystal is 2% and the crystal structure of ZnTe 0 is 2% and the crystal structure is 2% In this study, the pretreatment method of ZnTe substrate was improved by 0.2% and the crystallinity was maintained. When ZnTe0 mixed crystal is grown, the active element is added, and the p-type electric characteristics are changed. For example, p-type ZnTe and n-type ZnTe are grown on the surface of the substrate. For example, p-type ZnTe and n-type ZnTe are grown on the surface of the substrate. This solar cell has a high efficiency when irradiated with light of different wavelengths, resulting in the modulation of voltage-current characteristics, and when irradiated with light of different wavelengths, resulting in the modulation of voltage-current characteristics.