原子層材料を用いた究極の薄膜太陽電池の開発

本研究の概要は、「原子層材料を用いた究極の薄膜太陽電池の開発」である。本研究課題の特徴は、層数によってバンドギャップが異なることが知られる原子層材料を積層化することで多接合太陽電池を作製することにある。具体的には①原子層ヘテロ接合太陽電池の動作原理の解明、②原子層薄膜の大面積合成法の確立、③多接合化による高電圧セルの開発の課題を解決することによって究極の薄膜太陽電池を開発し、IoTデバイスやウェアラブルデバイス応用など多様性に適応するために軽量でフレキシブルかつ意匠性にも優れた太陽電池を実現する研究である。 本年度は①WSe2/MoS2ヘテロ構造において、各層のねじれ角の異なる試料を作製し、光学特性評価をおこなった。各層のねじれ角の変化により、WSe2中の正孔とMoS2中の電子が束縛された層間励起子の束縛エネルギーが変化することを明らかにした。また、時間分解PL測定においても、ねじれ角に依存して、各層の励起子発光寿命が変化することを発見した。これらの結果から、層間のキャリア輸送と結晶のねじれ角に強い相関があることを示した。②反応性スパッタ法によるMoS2薄膜作製において、低CS2反応性ガス圧力条件及び窒素雰囲気でのポスト熱処理により、MoS2に起因するラマン散乱ピークの波数値がバルク結晶の報告値に近づくと共に半値幅が減少した事実は，残留応力の低下や格子欠陥の減少を示唆している。