大面 積Ⅲ－V多接合太陽電池に関する研究 実用化に向けた課題・デバイス実証・GaAsPN層の点欠陥制御技術の確立・剥離プロセスの歩留まり改善図1 大面積化合物半導体太陽電池の開発構想図2 独自開発した高品質III-V/Si結晶成長技術キーワードキーワードキーワードキーワード多接合太陽電池、Si基板上ヘテロ成長、希薄窒化物半導体エピタキシャルリフトオフ−096−研究段階研究段階研究段階研究段階基礎基礎基礎基礎実証実用化準備実証実用化準備実証実用化準備実証実用化準備材料・ナノテク材料・ナノテク材料・ナノテク材料・ナノテク無転位・単結晶希薄窒化物半導体の 成長技術の探求電気・電子情報工学系山根 啓輔 助教研究者情報：https://researchmap.jp/kyr概要“III-V/Siヘテロ成長”と“ウエハ接合”という正反対のアプローチを組み合わせ、従来利用されている化合物基板上では達成不可能な低環境負荷かつ大面積(直径150 mm以上)の化合物多接合太陽電池の作製技術の研究開発を行なっています。具体的には、私たちが開発した世界最高レベルの低欠陥(105 cm-2)ヘテロ成長技術と新開発の薄膜転写プロセス(特許出願済)により量産性を飛躍的に向上させ、高効率III-V族太陽電池の開発を目指しています。優位性従来技術・化合物半導体を使用した太陽電池は高い変・Siに原子間隔が等しく、かつエネルギーバ換効率を発揮しますが、環境負荷低減や大ンドを自在に設計できる混晶材料を新たに面積化の観点でメリットが十分に活かしき開発することにより、大面積・高効率太陽れていません。電池の実現を可能になります。特徴《大面積化合物半導体太陽電池の開発構想》 図1①Si基板上に高効率GaAsPN太陽電池薄膜構造をヘテロ成長し、ウエハ接合技術により、薄膜構造を低価格基板(例：ポリカーボネイト)に転写し太陽電池デバイスを製作②分離したSi基板の再利用方法を確立③量産性に優れた高効率セル製作が可能となる本構想の実現のため、私たちはリン(P)系希薄窒化物混晶を提案し、バンドギャップ2.0 eV以下のSi格子整合系材料のデバイス化を目指しました。従来の成長技術で、成長の極初期にガリウム液滴の形成によるSi基板のメルトバックエッチングが生じることを解明し、原料供給量を変調した成長方法を世界で初めて考案しました。【成果】高品質とされる転位密度：7×105cm-2を15 nmの極薄膜で成長させることに成功しました。(図2に示すように成長初期から平坦な表面を維持して成長)⇒従来技術では転位密度：106cm-2台を100 nm～数μmの厚さで実現するもの実用化イメージ、想定される用途・宇宙用・航空機用太陽電池・車載用太陽電池・既存太陽電池との融合による高効率化企業等への提案太陽電池応用に限定せず、Si基板上に化合物半導体を結晶成長することのメリットを活用できそうな課題がある企業のご相談をお待ちしております。電気・電子情報工学系 若原・岡田・関口研究室http://www.int.ee.tut.ac.jp/oeg/
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