次世代の先を見据えて，脱希少金属系薄膜太陽電池の高性能化を行います。地球温暖化を止め，低炭素社会に向け太陽電池を普及させるには，変換効率と共に，使用する原材料の安定供給を考慮する必要があります。本研究では，希少金属であるインジウムを使用しないCZTS系光吸収層の高品質化，新規太陽電池材料，新規界面層の探索および新しいナノ構造を太陽電池に取り込むことで，産業として持続可能な新規太陽電池を開発します。

本研究では、低発電コスト、高効率、省資源の太陽電池の実現に向けて、集光型太陽光発電システムと親和性が高い、シリコン／窒化物半導体ハイブリッド多接合タンデム太陽電池を実現します。そのために、可視～赤外光バンドギャップ窒化物半導体のシリコン基板上作成技術、太陽電池設計・作成技術、ハイブリッド化技術を開発するとともに、InN系窒化物半導体の結晶成長、材料物性及びデバイス化に係る学問・技術の進展を図ります。

本研究では、資源の豊富なSiとBaで構成されるBaSi2という新しい材料を用いて、pn接合型の薄膜結晶太陽電池を開発します。この材料を用いると、1μm程度の厚さでエネルギー変換効率が25%を超える太陽電池の形成が原理的に可能になります。太陽電池の性能を左右するpn接合について、高品質なpn接合形成のための製膜技術の開発に注力し、この新しい材料の薄膜太陽電池用材料としてのポテンシャルを示すことを目標とします。

本研究では、Cat-CVD（触媒化学気相堆積）法による高性能界面を持つ薄膜形成、触媒生成されたラジカルを用いた200℃以下での低温不純物拡散とpn 接合形成など、われわれが開発した新手法を全て駆使することで、従来法の問題点を克服、エネルギー変換効率25％以上の結晶シリコン太陽電池の実現につながる基盤技術の確立を目指します。

本研究では、光変換型前駆体法や超分子ナノ構造などの手法による塗布型低分子有機半導体材料を駆使し、有機薄膜太陽電池のp/n接合ナノ構造を制御します。これにより、これまで不可能であった「電荷分離界面の増大」と「キャリア取り出し経路の確保」の両立を実現したデバイス作製技術を確立し、次世代太陽電池の発展を目指します。