III-V族化合物半導体は、多様な材料で任意のバンド・プロファイルを持つ多接合構造太陽電池を構成することで、40％以上の超高効率光電変換が可能である。低コスト化を実現するため、Si基板上III-V族化合物エピタキシャル成膜、および成膜層のリフトオフに関する研究を行っている。さらに、変換効率50％以上が期待できる４接合用新材料として、InGaAsN材料の高品質成膜と物性・欠陥評価に関する研究を行っている。

成果：

2023年度
層状半導体上に成長したGaAsエピタキシャル膜のX線結晶解析を行い、GaAs膜の高品質化のための課題を明らかにした。
Si基板上GaAs成膜時のその場X線逆格子マップから、歪み緩和過程と欠陥形成について解析を進めた。

2022年度
層状半導体を中間層に用いたIII-V族化合物の成長とリフトオフを達成している。
アンドープInGaAsNにおいてアクセプタとドナーの起源となるN-H複合欠陥の解析を進めている。

　太陽光発電が主要エネルギーを担う社会の実現のためには、建物の壁面や移動体（無人航空機、自動車など）といった、様々な場所に太陽電池を設置し、太陽電池の用途を拡大していく必要がある。本研究では、太陽光エネルギーのみで走行可能な自動車実現に必要な、高効率（35％以上）かつ低コスト（200円/W）な太陽光発電モジュールの実現を目指す。高効率の実現のため、これまでに本学で研究開発を進めてきた低コスト結晶シリコン太陽電池と高効率化合物半導体太陽電池を組み合わせたモジュールを開発する。自動車に搭載する太陽電池では太陽光の入射方向が時々刻々変化する。このような自動車搭載用モジュールに特有の課題の解決を目指す。
　さらに、メガソーラー等の大規模太陽光発電設備における太陽電池の劣化メカニズムの解明等、長期信頼性向上に関する研究を行っている。

成果：

2023年度
ボトムセル用シリコン太陽電池とInGaP/GaAs２接合セルと合わせた効率として、35.8％を達成した。
車載用太陽電池モジュールの実証走行データから、太陽電池搭載自動車の電力損失に関する解析を進めた。

2022年度
ボトムセル用シリコン太陽電池を試作し、InGaP/GaAs２接合セルフィルター下での効率5.58％を得た。III-Vセルと合わせた効率は34.1％を達成した。
車載用太陽電池モジュールの実証走行データの評価解析を行っている。

　太陽電池の更なる普及を進めるためには、現在の結晶Si太陽電池の更なる高品質化が極めて重要であり、そのための新しい基盤技術の開発を行っている。また、従来のｐｎ接合を用いない新規高効率太陽電池であるキャリア選択型太陽電池に関して、デバイス構造、シリコン結晶、電極材料、パッシベーション材料に関する研究を進めている。

成果：

2023年度
キャリア選択型太陽電池の高効率化を目的に、半導体と絶縁膜界面および界面近傍の半導体中に存在する結晶欠陥の濃度・捕獲断面積・エネルギー準位に加え再結合特性を定量的に得られる新たな欠陥特性評価方法を確立した。一方、本太陽電池とペロブスカイト太陽電池とを積層した次世代高効率太陽電池に関して、ボトムセルに適した太陽電池構造の研究を進めてきた。

2022年度
多結晶Si中の粒界特性と熱処理前後の金属不純物分布・電気特性の関係をEBIC測定結果をもとに検討し、粒界構造とそこでの少数キャリアの再結合速度、さらにはそれらに与える熱処理温度の関係が明らかになってきている。
キャリア選択型太陽電池におけるプロセス誘起欠陥の評価解析を進めている。