Today, the solar cell is mainly made of Si crystals. However it does not generally spread because of low conversion efficiency and high cost. Development of high efficient solar cells is one of the most important research topics of the research organization or the company of each country. Nowadays, Ga doped CuInSe (CIGS) solar cells attract much attention as a promising photovoltaic material for the next generation, since the CIGS solar cells have higher light absorption coefficient than Si solar cells, and it can be produced with low cost.
In this talk,Ｉ propose a materials design for high efficient CIGS solar cells. To realize highly efficient photovoltaic effect, efficient electron-hole separation is necessary. Since the band alignment between CuInSe2 and CuGaSe2 is type 2 [1], if the spinodal decomposition occurs in CuIn(1-x)GaxSe2 and the concentration of Ga is strongly modulated in nano-scale size, we can expect self organization of nanostructures with type II band alignment between high and low concentration region of Ga. In type II band alignment, efficient electron-hole separation is realized. I show some calculated results of this expectation and discuss possibility of this.
今日、太陽電池は主にシリコン結晶を用いて作られている。しかし低い変換効率と高い製造コストのため一般的普及には至っていない。高効率太陽電池の開発は、各国の研究機関や企業などで精力的に展開されている。最近では次世代太陽電池としてGa添加CuInSe2（CIGS）太陽電池が注目されている。CIGS太陽電池はシリコン太陽電池に比べ光を吸収しやすく、低い製造コストで作ることができる。
本研究では高効率CIGS太陽電池に関するマテリアルデザインを提案する。高効率の太陽電池を実現するためには電子と正孔を効率的に分ける必要がある。太陽電池材料であるCuIn(1-x)GaxSe2において、スピノーダル分解が起こりGaが集まった部分をナノスケールサイズに成長させることができれば、Gaの濃度の濃い部分と薄い部分のバンドアラインメントがタイプIIになることが期待される[1]。タイプIIのバンドアラインメントにおいては電子と正孔を効率的に分離することができる。今回はこの予測に関する計算結果を示し、それに対する考察を行う。