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。

我们研究了 Zr 掺杂 In2O3 (IZrO) 作为透明导电氧化物薄膜 (TCO)，用于钙钛矿/晶体硅串联太阳能电池的中间层，使用晶体硅太阳能电池作为底部电池。光学模拟表明，中间层的合适厚度为20 nm，比传统太阳能电池中使用的TCO 110 nm厚度更薄。因此，通过将薄膜厚度设置为20 nm并改变氧气流量和溅射压力，我们制备了在近红外区域具有高透过率和低电阻的IZrO。通过在各种条件下成膜，我们成功制备了近红外区透过率超过95%、载流子迁移率超过22.5 cm2/Vs的IZrO。此外，由于Zr的目的是抑制热处理引起的TCO中的氧空位，因此我们比较了热处理前后的铟、氧和锆的元素浓度，发现氧含量近似为恒定值，即这是由于Zr掺杂成功地抑制了氧损失。此外，由于Zr具有与In相似的离子半径，我们评估了所制备的IZrO的畸变抑制，发现所制备的IZrO的晶格常数与粉末状In2O3的晶格常数相匹配。未来，我们计划致力于使用IZrO作为中间层制造钙钛矿/晶体硅串联太阳能电池。

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