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【本学研究者情报】

〇 多元物質科学研究所　助教　鈴木一誓

【発表のポイント】

• 硫化スズ太阳电池は安価で安全なエネルギー源として期待される。
• 従来の硫化スズ太陽電池では、p n接合の界面^注1において硫化スズのバンド^注2がほとんど曲がらず、开放电圧^注3が低くなることが変换効率^注4向上の壁となっていた。
• 硫化スズの大きく曲がるバンド构造を初めて実测し、硫化スズが太阳电池材料として高いポテンシャルを有することを示した。

【概要】

硫化スズは地球上に豊富にある元素の化合物で太阳电池材料として期待されています。硫化スズ太阳电池はこれまで20年间研究されてきました。高効率な太阳电池を実现するためには、高い开放电圧を得ることが必要となります。しかし、硫化スズ太阳电池の开放电圧は5%以下で、実用化されている太阳电池の半分以下と低いことが问题となっていました。これは、硫化スズ界面において、硫化スズのバンドがほとんど曲がらないことが原因です。

多元物质科学研究所の铃木一誓助教らのグループは、硫化スズ単结晶に酸化モリブデンを堆积した界面の电子状态を光电子分光法^注5によって解析し、バンドが大きく曲がることを初めて実测しました。このことは、硫化スズを用いて太阳电池に适した界面が形成できることを実証したものであり、硫化スズが太阳电池材料として高いポテンシャルを有することを示しています。

本研究成果は、2022年11月30日（米国東部時間）公開のThe Journal of Physical Chemistry C誌に掲載されました。

【用语解説】

注1. 界面
一般的に太阳电池は辫型半导体と苍型半导体の接合（辫苍接合）を用いることで発电が可能となる。异なる层が接する领域を界面と呼び、この领域にどの程度欠陥が存在するかなどの界面状态は、太阳电池の発电性能に大きな影响を与える。

注2.バンド（バンドの曲がり）
太阳电池では光吸収体のフェルミ準位のシフトにより电圧が生まれる。したがって、高い开放电圧を得るためには光吸収体においてフェルミ準位が自由にシフトできることが必要である。フェルミ準位のシフトは、界面におけるバンドの曲がり（屈曲）として観察される（図(补)）。しかし、従来の厂苍厂太阳电池の界面ではこのバンドの曲がりがほとんどないことが知られており、フェルミ準位が自由にシフトできないことが示唆されていた（図(产)）。このようなフェルミ準位のシフトが阻害されるメカニズムはフェルミ準位ピニングと呼ばれ、従来の厂苍厂太阳电池の开放电圧が低かった原因と推察される。

*図(补)、図(产)については、下记详细（プレスリリース本文）をご覧ください

注3.开放电圧
回路を接続しない状态で电圧のこと。性能のよい太阳电池には高い开放电圧の実现が必须である。太阳电池の性能に直结する短络光电流と并んで、太阳电池の性能を表す重要な因子の一つ。

注4.変换効率
太阳电池に照射されたエネルギーを电気エネルギーに変换できる割合を示したもの。市贩されている住宅用?产业用ソーラーパネルの変换効率は、15～20%程度である。

注5.光电子分光分析
测定対象の材料に光をあてると、光电効果によって光电子が放出する。この光电子のエネルギーを测定することで材料の状态を観察することができる。本研究では、材料の表面や界面を分析するため、材料の表面から数苍尘の深さまでの领域の状态を観察できるアルミニウムの碍α线を励起光に用いている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
助教　铃木一誓（すずき　いっせい）
电话　022-217-5215
贰-尘补颈濒　颈蝉蝉别颈.蝉耻锄耻办颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所　
広报情报室
电话　022-217-5198
贰-尘补颈濒　辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）