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Ge基板上へのBaSi2薄膜太陽電池の作製と高効率タンデム型太陽電池の実現

Ge衬底上BaSi2薄膜太阳能电池的制作及高效叠层太阳能电池的实现

基本信息

批准号：
22KJ0358
负责人：
青貫翔
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，n型BaSi2膜の高品質化，および太陽電池応用を行った。BaSi2のn型ドーパントであるPについて，拡散係数の導出，およびイオン注入を用いた太陽電池応用に着手した。これまでBaSi2太陽電池に用いられていたSbと比較して2桁小さい拡散係数を示し，イオン注入を用いたBaSi2太陽電池の初動作を実証した。この成果は，あらゆる手法により作製したBaSi2膜に応用可能であり，新なBaSi2太陽電池の設計方法を提示した。同様に，Bを用いたイオン注入によりBaSi2太陽電池を作製し，スパッタ法により作製したBaSi2膜へと応用した。これまでスパッタ法を用いた同時供給により作製したB-doped BaSi2膜はp型伝導を示さなかったが，Bのイオン注入により安定したp型伝導を初めて示した。さらに，p型BaSi2/n型Si接合型太陽電池の初実証に結実した。光学特性の向上においては，これまで高い光学特性を示してきたSi-rich条件で堆積したBaSi2膜への水素供給を行った。化学量論比の条件で堆積したBaSi2膜への最適な水素供給時間に比べ，短い供給時間で光学特性が向上した原因について，実験結果と理論計算の双方より考察を行い，その原理を解明した。第一原理計算はベラルーシ大学のMigas先生との共同研究により遂行した。上記の結果をもとに，n型BaSi2膜の太陽電池応用に向けて，デルフト工科大学との共同研究により光学シミュレーションソフトを用いた太陽電池設計を行った。太陽電池の基本構造はpn接合であるため，n型BaSi2光吸収層にはp型BaSi2層のキャリア輸送層が候補になる。しかし，p型BaSi2は光吸収係数が大きく，n型BaSi2膜での光電流密度が制限される。そこで，ワイドバンドギャップ半導体に着目し，最適な構造を決定した。

In this study, n-type BaSi2 films were developed for high quality applications in solar cells. BaSi2 n-type solar cells are used for solar cell applications. The initial operation of BaSi2 solar cells was demonstrated by comparing the dispersion coefficient of BaSi2 solar cells with that of BaSi2 solar cells. The results suggest that BaSi2 solar cells can be manufactured by different methods. In the same way, the BaSi2 film was fabricated by the same method. The B-doped BaSi2 film is stable in p-type conduction and stable in p-type conduction. In the meantime, the initial realization of p-type BaSi2/n-type Si junction solar cells has been achieved. The optical properties of BaSi2 film are high, and the Si-rich conditions are high. The optimum conditions for the accumulation of BaSi2 films in terms of stoichiometric ratio, the optimum supply time of water element, the optimum supply time of water element and the optimum optical properties of BaSi2 films are discussed. The first principle of computing is to conduct joint research with Mr. Migas of the University. The above results show that the application of n-type BaSi2 film in solar cells is very important. The basic structure of the solar cell is composed of pn junction, n-type BaSi2 light absorption layer and p-type BaSi2 light transmission layer. However, the optical absorption coefficient of p-type BaSi2 film is too large, and the optical current density of n-type BaSi2 film is too limited. The most suitable structure for semiconductor applications is determined.