JPWO2018117235A1 - 半導体固体電池 - Google Patents
半導体固体電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2018117235A1 JPWO2018117235A1 JP2018558077A JP2018558077A JPWO2018117235A1 JP WO2018117235 A1 JPWO2018117235 A1 JP WO2018117235A1 JP 2018558077 A JP2018558077 A JP 2018558077A JP 2018558077 A JP2018558077 A JP 2018558077A JP WO2018117235 A1 JPWO2018117235 A1 JP WO2018117235A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- insulating layer
- type semiconductor
- layer
- level
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/38—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
- H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
SiO2の場合3.0〜5.0、Al2O3の場合7.0〜10.0、SiONの場合5.0〜9.0、Si3N4の場合6.5〜9.0、AlNの場合7.5〜10.5、HfO2の場合22.0〜26.0、シリコーン樹脂の場合2.0〜4.0。
Nd :伝導帯のキャリア密度、No :最近接ホッピング伝導帯のキャリア密度
μb :伝導帯のキャリア移動度、 μh :最近接ホッピング伝導帯のキャリア移動度
Ea :準位と伝導帯下端のエネルギー差、q:電気素量、
ε :準位での近接キャリアトラップ間の電子の平均活性化エネルギー。
(実施例1〜7)
P型半導体として、P型BaSi2層を用意した。また、N型半導体としてN型WO3層を用意した。また、第一の絶縁層としてSiO2層を用意した。
実施例2〜実施例5にかかる半導体固体電池に対し、表2に示す第二の絶縁層および第三の絶縁層を設けた。第二の絶縁層および第三の絶縁層は、SiO2層とし、膜密度95%、比誘電率3.8に統一した。また、電極層はAl層で統一した。
P型半導体として、P型BaSi2層を用意した。また、N型半導体としてN型BaSi2層を用意した。また、第一の絶縁層としてSi3N4層を用意した。
実施例17〜実施例20にかかる半導体固体電池に対し、表5に示す第二の絶縁層および第三の絶縁層を設けた。第二の絶縁層および第三の絶縁層は、Si3N4層とし、膜密度93%、比誘電率7.5に統一した。また、電極層はAl層で統一した。
P型半導体として、Poly−Si(多結晶シリコン)を用意した。また、N型半導体としてN型BaSi2層を用意した。また、第一の絶縁層としてSiO2層を用意した。
実施例32〜実施例35にかかる半導体固体電池に対し、表8に示す第二の絶縁層および第三の絶縁層を設けた。第二の絶縁層および第三の絶縁層は、SiO2層とし、膜密度95%、比誘電率3.8に統一した。また、電極層はAl層で統一した。
P型半導体として、Ni欠損を導入したP型NiO層を用意した。また、N型半導体としてO欠損を導入したN型TiO2層を用意した。また、第一の絶縁層としてSiON層を用意した。
実施例46〜実施例52にかかる半導体固体電池に対し、表11に示す第二の絶縁層および第三の絶縁層を設けた。第二の絶縁層および第三の絶縁層は、SiON層とし、膜密度90%、比誘電率7.3に統一した。また、電極層はTiO2層側の負電極としてAu/Ti、NiO層側の正電極としてITOで統一した。
次のようにして、金属酸化物半導体材料と絶縁材料を混合した薄膜を用いて、半導体固体電池を作製した。脂肪酸チタンとシリコーンオイルを溶媒に混合して撹拌し作製した塗布液をスピンコートし、充電層(1μm)を形成した。乾燥した後に350℃で30分加熱し、TiO2とシリコーンの混合膜を得た。さらに、波長254nm、強度20mW/cm2の紫外線照射を約40分間行い、捕獲準位を導入した。充電層の上部にブロック層NiO(150nm)を成膜した。正負電極共にITOを使用し、充電層やブロック層の面積は4cm2とした。こうして、比較例1としての半導体固体電池を作製した。
P型半導体として、Fe/Siの組成比を制御したP型β-FeSi2層を用意した。また、N型半導体としてN型TiO2層を用意した。また、第一の絶縁層としてHfO2層を用意した。
P型半導体として、P型a−Si:Hを用意した。また、N型半導体としてN型TiO2層を用意した。また、第一の絶縁層としてHfO2層を用意した。
実施例4のN型半導体層を実施例49のN型半導体層に置き換えた半導体固体電池を実施例75として作製した。また、実施例4のP型半導体層を実施例49のP型半導体層に置き換えた半導体固体電池を実施例76として作製した。
Claims (12)
- N型半導体とP型半導体との間に第一の絶縁層を設けた半導体固体電池。
- 前記第一の絶縁層は膜厚が3nm以上30μm以下、かつ比誘電率が50以下である請求項1記載の半導体固体電池。
- 前記第一の絶縁層の比誘電率が10以下である請求項2に記載の半導体固体電池。
- 前記第一の絶縁層は膜密度が真密度の60%以上である請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の半導体固体電池。
- 前記N型半導体および前記P型半導体の少なくとも一方は、金属シリサイド、金属酸化物、アモルファスシリコン、結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンからなる群より選ばれる1種からなる請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の半導体固体電池。
- 前記N型半導体または前記P型半導体は、電子または正孔の捕獲準位を導入している請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の半導体固体電池。
- 前記N型半導体は、前記N型半導体におけるバンドギャップを100としたとき、50以上90以下の範囲に前記電子の捕獲準位が導入されている請求項6に記載の半導体固体電池。
- 前記P型半導体は、前記P型半導体におけるバンドギャップを100としたとき、10以上50以下の範囲に前記正孔の捕獲準位が導入されている請求項6又は7に記載の半導体固体電池。
- 前記N型半導体および前記P型半導体にそれぞれ電極が設けられている請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の半導体固体電池。
- 前記N型半導体と前記電極との間に第二の絶縁層が設けられている、または前記P型半導体と前記電極との間に第三の絶縁層が設けられている、または前記N型半導体と前記電極との間に前記第二の絶縁層が設けられていると共に前記P型半導体と前記電極との間に前記第三の絶縁層とのが設けられている請求項9記載の半導体固体電池。
- 前記第二の絶縁層および前記第三の絶縁層の少なくとも一方は膜厚が30nm以下、かつ比誘電率が50以下である請求項10に記載の半導体固体電池。
- 前記第二の絶縁層および前記第三の絶縁層の少なくとも一方の比誘電率が10以下である請求項11に記載の半導体固体電池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016247739 | 2016-12-21 | ||
JP2016247739 | 2016-12-21 | ||
PCT/JP2017/046002 WO2018117235A1 (ja) | 2016-12-21 | 2017-12-21 | 半導体固体電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018117235A1 true JPWO2018117235A1 (ja) | 2019-10-31 |
JP7010843B2 JP7010843B2 (ja) | 2022-01-26 |
Family
ID=62626756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018558077A Active JP7010843B2 (ja) | 2016-12-21 | 2017-12-21 | 半導体固体電池 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11600866B2 (ja) |
JP (1) | JP7010843B2 (ja) |
KR (1) | KR102282074B1 (ja) |
CN (1) | CN110024154B (ja) |
WO (1) | WO2018117235A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7244386B2 (ja) * | 2019-07-30 | 2023-03-22 | 株式会社Uacj | 半導体電池、負極材、正極材及び半導体電池の製造方法 |
JP7346275B2 (ja) * | 2019-12-18 | 2023-09-19 | 株式会社東芝 | 半導体固体電池 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012046325A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | グエラテクノロジー株式会社 | 二次電池 |
US20150270329A1 (en) * | 2014-03-24 | 2015-09-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device |
JP2016014128A (ja) * | 2014-06-09 | 2016-01-28 | 出光興産株式会社 | 二次電池及びそれに用いる構造体 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001338649A (ja) | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池用正極材料およびそれを用いた非水電解液二次電池 |
JP4563503B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2010-10-13 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
EP2858102B1 (en) | 2012-05-31 | 2020-04-22 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Semiconductor probe for testing quantum cell, test device, and test method |
US9865908B2 (en) * | 2012-06-06 | 2018-01-09 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Electrode structure of solid type secondary battery |
JP2014154223A (ja) | 2013-02-05 | 2014-08-25 | Ricoh Co Ltd | 二次電池モジュールおよび太陽電池−二次電池一体型給電素子 |
JP2016028408A (ja) * | 2014-03-24 | 2016-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 |
JP2017182969A (ja) | 2016-03-29 | 2017-10-05 | イムラ・ジャパン株式会社 | 二次電池及びその製造方法 |
JP6854100B2 (ja) * | 2016-08-31 | 2021-04-07 | 株式会社日本マイクロニクス | 二次電池 |
-
2017
- 2017-12-21 KR KR1020197015196A patent/KR102282074B1/ko active IP Right Grant
- 2017-12-21 JP JP2018558077A patent/JP7010843B2/ja active Active
- 2017-12-21 WO PCT/JP2017/046002 patent/WO2018117235A1/ja active Application Filing
- 2017-12-21 CN CN201780073814.XA patent/CN110024154B/zh active Active
-
2019
- 2019-06-11 US US16/437,459 patent/US11600866B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012046325A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | グエラテクノロジー株式会社 | 二次電池 |
EP2626909A1 (en) * | 2010-10-07 | 2013-08-14 | Guala Technology Co., Ltd. | Secondary cell |
US20130224596A1 (en) * | 2010-10-07 | 2013-08-29 | Guala Technology Co., Ltd. | Secondary cell |
US20150270329A1 (en) * | 2014-03-24 | 2015-09-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device |
EP2924798A1 (en) * | 2014-03-24 | 2015-09-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device |
JP2015195335A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-11-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 |
JP2016014128A (ja) * | 2014-06-09 | 2016-01-28 | 出光興産株式会社 | 二次電池及びそれに用いる構造体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110024154A (zh) | 2019-07-16 |
US11600866B2 (en) | 2023-03-07 |
CN110024154B (zh) | 2023-06-20 |
WO2018117235A1 (ja) | 2018-06-28 |
KR20190076013A (ko) | 2019-07-01 |
JP7010843B2 (ja) | 2022-01-26 |
KR102282074B1 (ko) | 2021-07-27 |
US20190296401A1 (en) | 2019-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10283776B2 (en) | Electrode material, and electrode layer, battery, and electrochromic device using the electrode material | |
Tao et al. | Co-electrodeposited Cu 2 ZnSnS 4 thin-film solar cells with over 7% efficiency fabricated via fine-tuning of the Zn content in absorber layers | |
TWI452714B (zh) | 太陽能電池及其製造方法 | |
JP6438249B2 (ja) | 電極材料およびそれを用いた電極層、電池並びにエレクトロクロミック素子 | |
TWI455333B (zh) | 太陽能電池 | |
TWI635642B (zh) | 二次電池 | |
US11600866B2 (en) | Semiconductor solid state battery | |
TWI500171B (zh) | 光電變換元件及太陽能電池 | |
JP2017120878A (ja) | 半導体素子及びそれを用いた電気機器 | |
Yoo et al. | Surface and interface engineering for highly efficient Cu 2 ZnSnSe 4 thin-film solar cells via in situ formed ZnSe nanoparticles | |
JP5826094B2 (ja) | p型半導体材料、および光電変換装置の作製方法 | |
WO2017110940A1 (ja) | 半導体素子及びそれを用いた電気機器 | |
Kim et al. | Further improvement of battery performance via charge transfer enhanced by solution-based antimony doping into tin dioxide nanofibers | |
JP2018101560A (ja) | 半導体固体電池 | |
JP6977929B2 (ja) | 半導体固体電池 | |
JP7346275B2 (ja) | 半導体固体電池 | |
WO2012153640A1 (ja) | 光電変換素子および太陽電池 | |
Magdy et al. | Correlation between some physical properties of pure and Sb doped Cu2SnS3 thin films under the effect of sulfur amount for solar cell application | |
JP2014053421A (ja) | 太陽電池 | |
KR101922065B1 (ko) | 박막 태양전지의 제조방법 | |
JP2018505311A (ja) | カルコゲナイド半導体を製作するために有用なアルカリ金属含有前駆体膜の高速スパッタ堆積 | |
JP2020068135A (ja) | 正極材料とこれを用いた二次電池 | |
JP5710369B2 (ja) | 光電変換素子および太陽電池 | |
JP5980059B2 (ja) | 太陽電池 | |
JP2010177278A (ja) | 可変容量素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220113 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7010843 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |