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。

在这项研究中，我们使N型Basi2膜高质量和应用太阳能电池。对于p，basi2的N型掺杂剂，我们开始得出扩散系数，并使用离子植入应用太阳能电池应用。扩散系数比以前在Basi2太阳能电池中使用的SB小两个数量级，并证明了使用离子植入的Basi2太阳能电池的初始运行。该结果可以应用于使用任何方法制造的BASI2膜，并提出了一种设计Basi2太阳能电池的新方法。同样，使用B的离子植入产生了Basi2太阳能电池，并将其应用于通过溅射产生的BASI2膜。到目前为止，使用溅射方法同时供应产生的B掺杂的BASI2膜没有表现出P型电导率，但第一次，B离子植入显示出稳定的P型电导率。此外，这是P型BASI2/N型SI连接太阳能电池首次演示的结果。为了提高光学特性，将氢提供给在富含Si的条件下沉积的BASI2膜，该膜先前显示出很高的光学特性。从实验结果和理论计算中检查了在较短的供应时间内改善光学性质的原因与在化学计量比的条件下沉积的BASI2膜的最佳氢供应时间相比，其原因。与白俄罗斯大学的Migas教授合作进行了第一原理计算。基于上述结果，与代尔夫特技术大学合作，使用光学模拟软件进行了太阳能电池设计，以准备应用N型Basi2膜的应用。由于太阳能电池的基本结构是PN连接，因此P型Basi2层的载体传输层是N型Basi2光吸收层的候选。但是，P型BASI2具有较大的光吸收系数，并且N型Basi2膜的光电流密度受到限制。因此，我们专注于宽带隙半导体并确定最佳结构。