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デバイスシミュレーション
シミュレーショングループでは太陽電池を実際に作製する前にシミュレーションソフトによる太陽電池の性能評価を行っていす。シミュレーションでは数十秒で様々な情報が得られ、その情報から様々なことを考察することが可能です。本研究室では主にCu(In,Ga)Se2(以下CIGS)光吸収層のグレーデッド構造に着目したシミュレーションを行っています。
CIGSはGa/IIIの組成比を制御することでバンドギャップを1.0~1.7 eVまで変化させることができ、三段階法などによりダブルグレーデッド構造が実現可能な材料です。このダブルグレーデッド構造では、電子の収集を効率化ならびに、表面付近での再結合の抑制といった効果があり、高効率化の鍵として期待されます。しかしながら、最適なグレーデッド構造というのは明らかになっていません。そこで私たちはシミュレーションソフトを用いてCIGS光吸収層の最適設計を行っています。
以下にシミュレーション結果の一例を示します。この等高線図は縦軸・横軸にCIGS光吸収層のバンドギャップをとりマッピングしたものになります。図中の星印の構造において最高変換効率を達成したことを示し、色が赤から青に変化するに従って効率は低下していくことを示します。このような情報以外にも短絡電流や開放電圧、曲線因子、再結合なども計算され、それらをもとに様々なことを考察しています。現在は実デバイスにこのシミュレーション結果を近づけるということは行っていませんが、今後はCIGSグループと協力して行っていきたいと考えています。
