Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

June 7, 2011, Argonne--シカゴ大学と米国エネルギー省(DOE)Argonne国立研究所の研究チームは、太陽電池向けの安価な半導体層を作製する方法を実証した。
新タイプのコロイダル「インク」をスプレイして作製する無機の超微細結晶アレイは、優れた電子移動度を持ち、現在の太陽電池技術の根本的な問題を解決するために一歩前進となりうる。
チームリーダーのDmitri Talapin氏は今日のソーラ技術の問題点について、「大量の電気を得ようとする、膨大な導入スペースが必要になる」と指摘する。現在の太陽電池はシリコンベースであるので、製造コストがかかり環境にもよくない。研究者の課題は、効率とコストの両方を満足する太陽電池を大量に製造できる方法を見つけ出すことだ。Talapin氏は、太陽電池を経済的に作製できる可能性として「印刷」があると言う。「一種のインクを使って、ロール技術を使いながら柔軟な基板にスタンプしていく。」
太陽電池は、複数の多様な材料レイヤを次々にスタックする。研究チームは、最も重要なレイヤに注目した。太陽光を捉え、それを電気に変換するレイヤだ。このレイヤは半導体材料でできており、光を電荷に変換できなければならないが、電流を生成するには電荷の移動度が重要になる。
半導体成長法の多くは高温を必要とするが、溶液中で造ると安価になる。しかし、溶けやすい先駆体が必要になる。研究チームは、量子ドットを用いてその先駆体を開発した。液体に浮かぶ粒度の細かい半導体は、「分子金属カルコゲナイド複合体」という新しい分子と接着する。この工程は、材料を約200℃に加熱する、シリコン太陽電池製造に必要な温度よりも遙かに低い。結果として、優れた半導体特性を持つ材料のレイヤが得られた。
「この材料の電子移動度は、これまでに報告された溶液ベースの方法と比べて一桁大きい」とTalapin氏はコメントしている。
研究チームは、ArgonneのDOE科学技術局先進光子源からの強力X線を利用して半導体膜が形成されていることを観察した。
Talapin氏は、「このナノ粒子で競争力のある太陽電池が造れる」と話している。