ゲルマニウム基板上へのバリウムシリサイド薄膜太陽電池作製とガラス基板上への展開

锗基板上硅化钡薄膜太阳能电池的制造及其在玻璃基板上的部署

基本信息

批准号：
15J02139
负责人：
髙部涼太
金额：
$ 1.79万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、BaSi2太陽電池の更なる高効率化に向け、光吸収層の高品質化を行った。一般に、多元素を同時供給する化合物半導体の成長では、それぞれの堆積レート比が結晶の諸特性に大きな影響を与えることが知られている。よって、高品質な化合物薄膜太陽電池を作製するうえで、それぞれの原子比を制御することが重要である。そこで、BaとSiの堆積レート比RBa/RSiを変えたBaSi2/Si(111)を作製し、結晶性や電気・光学特性を評価することで、BaSi2 pnホモ接合作製に向けた光吸収層の高品質化を目指した。まず、X線回折と反射高速電子回折により、RBa/RSiが1.0から5.1までの範囲でBaSi2がエピタキシャル成長することを確認した。次に、分光感度測定を行った結果、RBa/RSiの変化に対して分光感度スペクトルが敏感に変化し、RBa/RSi=2.2の試料で分光感度が最大になった。また、キャリア密度を測定したところ、RBa/RSi=2.2に近付くごとに電子密度が減少し、RBa/RSi=2.0～2.6の試料ではn型伝導からp型伝導に変化した。また、最少のホール密度は1×10^15 cm-3であり、従来のキャリア密度よりも一桁程度小さい値であった。更に、第一原理計算により、BaSi2中のSi空孔がバンドギャップ中に局在準位を形成し、ドナーとして働きうることが予測された。よって、MBE成長中のRBa/RSiが最適値から外れたときにSi空孔が生成され、それらがドナー不純物として働いていると考えられる。また、RBa/RSiが2.0～2.6の範囲でBaSi2の伝導型がn型からp型に変わった理由は、Si空孔等の密度がSi基板に残留していた汚染B密度を下回ったために起こったと考えている。以上より、BaSi2太陽電池の特性改善のためには、RBa/RSiを精密に制御することが重要であることが分かった。

今年，我们制造了最高的光吸收层，以进一步提高Basi2太阳能电池的效率。通常，众所周知，当种植同时提供多个元素的化合物半导体时，它们中每个元素的沉积速率比对各种晶体特性都有重大影响。因此，在制备高质量的复合薄膜太阳能电池时，控制每个膜的原子比率很重要。因此，BASI2/Si（111）的产生Ba与Si的沉积速率不同，并通过评估其结晶度以及电气和光学性质，我们的目的是提高Basi2 PN同型均可结的光吸收层的质量。首先，证实BASI2外上了在RBA/RSI范围内通过X射线衍射和反射高速电子衍射范围从1.0增加到5.1。接下来，光谱灵敏度测量表明，光谱灵敏度光谱对RBA/RSI的变化敏感，并且在RBA/RSI = 2.2的样品中，光谱灵敏度最大化。此外，当测量载体密度时，电子密度随RBA/RSI接近2.2而降低，对于RBA/RSI = 2.0至2.6的样品，电子密度从N型传导转换为P型传导。此外，最小孔密度为1×10^15 cm-3，大约比常规载体密度小的数量级。此外，第一原理计算预测，Basi2中的SI空缺形成频带隙中的局部水平，并且可以充当供体。因此，当MBE增长期间的RBA/RSI不超出最佳值时，就会产生SI空位，并且认为这些作用是供体杂质。此外，人们认为，BASI2的传导类型从N型变为P型的RBA/RSI范围从2.0到2.6的p型变化，是因为SI空位的密度和类似的密度落在SI sibstrate中含有污染的B密度以下。从上面可以发现，为了改善BASI2太阳能电池的特性，对RBA/RSI的精确控制很重要。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Band alignments at native oxide/BaSi2 and amorphous-Si/BaSi2 interfaces measured by hard x-ray photoelectron spectroscopy

通过硬 X 射线光电子能谱测量原生氧化物/BaSi2 和非晶硅/BaSi2 界面的能带排列

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kohjiro Satoshi;Hirayama Fuminori;R. Takabe
通讯作者：
R. Takabe

Impact of Ba to Si deposition rate ratios during molecular beam epitaxy on carrier concentration and spectral response of BaSi2 epitaxial films

分子束外延过程中 Ba 与 Si 沉积速率比对 BaSi2 外延薄膜载流子浓度和光谱响应的影响

DOI：
10.1063/1.4994850
发表时间：
2018
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
Ryota Takabe;Tianguo Deng;Komomo Kodama;Yudai Yamashita;Takuma Sato;Kaoru Toko;and Takashi Suemasu
通讯作者：
and Takashi Suemasu

Photoresponse measurement of highly oriented BaSi2 films on Ge(111) using solid phase epitaxy templates

使用固相外延模板测量 Ge(111) 上高度取向 BaSi2 薄膜的光响应