PBL中間_ 発表用

Report
中尾班Ⅱ
Eグループ
尾崎
北山
古賀
田村
仲野
東
太陽電池を選択したのか…
エネルギー問題の深刻化
安全
かつ
クリーンなエネル
ギー
今までの流れ
5月
調べ学
習
6月
調べ学習
7月
T-CAD
シミュレー
ション
8月
模擬太陽電池の
製作
pn接合等の
9月
夏休み
ス
タ
ー
ト
!
種類・形状等の
基礎的内容
実践的内容
10月
T-CAD
シミュレー
ション
11月
太陽電池の
製作
現
在
シリコン太陽電池
⇒Pn接合半導体を使用した太陽電池
P型半導体
正孔 大
N型半導体
伝導電子 大
pn接合と
は?
接合
接合領域
(空乏層)
電荷が打ち消しあう
帯電
-
-
-
電界
+
+
+
反発して追い返される
太陽電池の仕組み
光エネルギー
部)
太陽光
- +
電子・正孔を生成(半導体内
伝導電子を一方向に収集
・・・半導体のpn接合
の性質
pn接合:太陽電池の性能に大きく寄
与
T-CADシミュレーション
①基盤となるSiの作製
②Siに不純物注入
③アルミ電極堆積
④N型を打ち込み
⑤電流の通り道の作製
Al電極
T-CADシミュレーション
プログラムの実行
I-V特性
TRIMシミュレーション 数値入力
打ち込むイオ
ン
表示範囲
(Å)
注入エネルギー
(keV)
打ち込まれる基板
TRIMシミュレーション 結果
注
入
イ
オ
ン
数
注入深さ
TRIMシミュレーション結果(Excel)
ドーズ量(cm-
2)
キ
ャ
リ
ア
濃
度
(cm-
3)
深さ
(Å)
製作(モデル)
・今回製作した太陽電池
底
面
1c
m
:
3cm
側面
:
50
μm
製作(打ち込み)
注入深さ(nm)
不純物(P)濃度(cm-3)
A
250
1.0×1020
B
400
1.0×1020
200
1.0×1020
300
1.0×1020
400
1.0×1020
C
サンプルA
サンプルB
サンプルC
作業工程
①基盤の形成と洗浄
②イオン注入
③アニール
④ Alスパッタリ
ング
実験(ソーラーシミュレータ)
①作製した太陽電池
発電効率を測定
写真1
②太陽電池セット
写真
実験(ソーラーシミュレータ)
③光を照
射
写真3
④I-V特性グラフを表示
写真4
今後の実験
案①:温度を上昇
案②:水中での光の照射
案③:照射光の角度を変更
案④:太陽電池の配線(直列 and 並列)
予測
3種類の構造の中でAの構造
が
最も効率が出
N形250
ると考えた
理由として
nm
3種類の中でpn接合面に
最も
ら
が多く到達するか
N形400
nm
しかし実際作ってみると…
Bの構造が最も発電効率がよく
かつ
発電効率
0,18%
結果と課題
発電効率の算出方法
=
Jmax[mA/cm2] × Vmax[V]
照射エネルギー[mW/cm2]
=0.1
8%
I-V特性グラフ
Jmax
[mA/cm2]
Vmax[V]
理由として
・作製段階のアニール条件の選定
ミス
・シミュレーションでの想定
→中部の構造の特性評価
✕欠陥などの評価
✕面積としての発電効率
今後の展開
・目標値の再設定10%⇒5%
・構造の見直し
・太陽電池の製作・実験・検討

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