広禁制帯幅半導体との複合による極限高効率シリコン太陽電池の開発

与宽带隙半导体结合开发极高效率硅太阳能电池

• 批准号: 06558069
• 负责人: 冬木 隆
• 金额: $ 4.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 1995
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06558069/
• 关键词: 広禁制帯幅半導体; 高効率太陽電池; 有機金属気相成長法; タンデム型太陽電池; ヘテロエピタキシ-; 広禁制帯幅半導体; 高効率太陽電池; 有機金属気相成長法; タンデム型太陽電池; ヘテロエピタキシ-

本研究は、Siならびにそれに格子整合して成長させた広禁制帯幅半導体との複合材料系を用い、太陽光の広波長領域にわたって光エネルギーを最大限有効に活用し、30%を越える極限高効率を達成する新構造Si太陽電池と開発することを目的とする。具体的にはSiに格子整合するGaPを緩衝層とし、その上に最適な禁制帯幅を持つGaP系広禁制帯幅半導体を成長させ、Siとの複合太陽電池構造を形成する。(1)高品位結晶の精密制御成長と評価、(2)価電子制御と高効率素子の試作、の2つの課題を中心に据え研究を遂行した。有機金属気相成長法において、原料供給量を制御し、GaP系混晶半導体の組成比を変化させ、禁制帯幅を精密に制御することに成功した。成長温度、原料流量比、など高品位単結晶を得るための最適成長条件を確立した。高効率素子の実現には価電子制御と接合形成が不可欠である。とくに、複合化に必須のGaPとSiとの素子接合に、高濃度に不純物を添加したトンネル接合を設けることを試みた。添加原料の選択により、GaP系半導体では報告されている中では最高の濃度を達成した。不純物濃度とトンネル電流特性の関連を明らかにし、複合構造素子に最適なトンネル接合の形成技術を確立することが急務である。

这项研究旨在开发一种新的结构SI太阳能电池，该单元使用具有SI和宽带的宽带宽度半导体的复合材料系统与晶格相匹配，并利用在阳光的广泛波长区域中最大程度地利用光能并实现30％以上的高效率。具体而言，将晶格匹配的GAP用作缓冲层，并且基于间隙的宽带带宽带宽度半导体具有最佳的禁忌频带宽度，以形成带有SI的复合太阳能电池结构。该研究的重点是两个问题：（1）高级晶体的精确控制生长和评估，以及（2）价电子控制和高效设备的原型。在金属有机蒸气相生长法中，控制原材料的供应量，更改了GAP混合晶体半导体的组成比，并精确控制了禁忌带宽度。建立了获得高质量单晶（例如生长温度，原材料流量比等）的最佳生长条件。价电子控制和连接形成对于实现高效设备至关重要。特别是，我们试图提供一个隧道连接点，其中在GAP和SI之间的设备连接处将杂质高浓度掺杂，这对于复合形成至关重要。通过选择附加的原料，在报告的浓度中实现了最高浓度的基于间隙的半导体。迫切需要阐明杂质浓度与隧道当前特征之间的关系，并建立一种用于形成对复合结构元素最佳的隧道连接的技术。