ヘテロ接合界面を有するタンデム型太陽電池のバンド構造を考慮した透明導電膜の開発

考虑异质结界面串联太阳能电池能带结构的透明导电薄膜的开发

• 批准号: 22KJ2854
• 负责人: 西原 達平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute (2023)Meiji University (2022)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2854/
• 关键词: 太陽電池; 透明導電膜

ボトムセルに結晶Si太陽電池を用いたペロブスカイト/結晶Siタンデム太陽電池の中間層用透明導電膜(Transparent Conductive Oxide film: TCO)にZrをドープしたIn2O3(IZrO)の検討を行った。光学シミュレーションを行った結果、中間層に適切な膜厚は20 nmと従来の太陽電池に用いるTCOの膜厚である110 nmに対して薄膜であることが明らかとなった。そのため、設定膜厚を20 nmとし、酸素流量やスパッタリング圧力を変化させ、近赤外領域での高透過率かつ低抵抗なIZrOの作製を行った。様々な条件で成膜を行ったところ、近赤外領域で95％を超える透過率を有しつつ、キャリア移動度22.5 cm2/Vsを超えるIZrOの作製に成功した。さらに、Zrは熱処理によるTCO中の酸素欠損を抑制する目的であったため、熱処理前後でのインジウム、酸素、ジルコニウムの元素濃度を比較したところ、酸素含有量が概ね一定値であり、Zrのドープによる酸素抜けの抑制に成功した。さらに、ZrはInとイオン半径が近いため、作製したIZrOの歪の抑制の評価を行ったところ、作製したIZrOは粉体のIn2O3と格子定数が一致することが確認できた。今後は、中間層にIZrOを用いたペロブスカイト/結晶Siタンデム太陽電池の作製に取り組む予定である。

我们使用底部细胞中的晶体SI太阳能电池研究了透明导电膜（TCO）中用ZR掺杂的In2O3（IZRO）。光学模拟表明，适合中间层的膜厚度为20 nm，这是110 nm的薄膜，这是常规太阳能电池中使用的TCO的厚度。因此，将膜厚度设置为20 nm，氧气流速和溅射压力变化以产生具有较高透射率和较低电阻的izro。当在各种条件下进行膜形成时，Izro在近红外地区成功制造了超过95％的透射率，并且载体迁移率超过22.5 cm2/vs。此外，由于ZR旨在抑制由于热处理而引起的TCO氧缺乏，因此在比较热处理前后的依赖性，氧气和锆的元素浓度时，氧气含量大约恒定，并且ZR掺杂在抑制氧气消除方面取得了成功。此外，由于ZR具有接近离子半径，因此我们评估了制备的Izro中应变的抑制，并确认制备的Izro具有与粉末2o3相同的晶格常数。将来，我们计划使用Izro作为中间层来制造钙钛矿/晶体串联太阳能电池。

项目成果

2端子型ペロブスカイト/結晶Siタンデム太陽電池の中間層としてのZr添加In2O3膜の検討

Zr掺杂In2O3薄膜作为两端钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池中间层的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 西原達平;Lee Hyunju;大下祥雄;小椋厚志
• 通讯作者: 小椋厚志

Zr-doped In2O3 film for the interlayer of perovskite/crystalline silicon tandem solar cells

用于钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池夹层的 Zr 掺杂 In2O3 薄膜

• 发表时间: 2023
• 作者: Tappei Nishihara;Hyunju Lee;Ryuji Kaneko;Yoshio Ohshita;Atsushi Wakamiya;Atsushi Masuda;and Atsushi Ogura
• 通讯作者: and Atsushi Ogura