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太陽電池の接合界面に相競合状態を持たせ光電変換効率を向上理化学研究所,東京大学

理化学研究所と東京大学の共同研究グループは,強相関電子系酸化物と半導体という異種材料のヘテロ接合の界面に相競合状態を持たせた太陽電池を作製し,強相関電子系酸化物の化学組成などを調整すると,磁場によって太陽電池の光電変換効率を変化可能であると発表した。また,このような磁場依存性を示す接合は,それ以外の接合に比べ光電変換効率が高いことを明らかにした。

同グループは,光照射によって相転移を起こす代表的な物質であるペロブスカイト型マンガン酸化物と半導体とを接合して,格子歪みや化学組成の異なる数種類の接合をつくり,磁場中で太陽電池特性を測定した。その結果,格子がマンガン酸化物と半導体との接合界面に平行な面内で異方的(特定の方向に偏って)に歪み,組成が[La0.7 Sr0.3MnO3]という組成のペロブスカイト型マンガン酸化物を用いた接合で,光電変換効率が磁場によって大きく向上することがわかった。これは,接合界面に相競合状態ができていることを示し,磁場依存性が大きな接合では,磁場依存性をほとんど示さない接合に比べ,より大きな光電流密度が観測された。

今後,さらに効率よく多重キャリア生成を起こせるように材料や素子の構造を改良していくことで,強相関太陽電池が実現可能になると期待される。

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