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新しい多元系化合物半導体の物性解明と高効率薄膜太陽電池への応用

Research Project

Project/Area Number 14750015
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

田中 徹  佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助手 (20325591)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2003: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords薄膜太陽電池 / CZTS / 多元化合物 / ZnTe / 半導体 / スタナイト
Research Abstract

本研究では、低コスト・高効率薄膜太陽電池の開発が期待されるCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)薄膜の作製と物性評価、さらには太陽電池の試作を目的に研究を進めている。本年度は次の成果が得られた。
(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜の作製と評価
銅を高周波マグネトロンスパッタ法により、錫を直流マグネトロンスパッタ法により、亜鉛、硫黄を真空蒸着法により、それぞれ堆積させるハイブリッドスパッタ法を用いてCZTS薄膜の作製を行った。基板温度をあらかじめある一定以上の温度に設定した後、各元素を順番に堆積し、結晶化を図った。その結果、400℃の基板温度で作製した薄膜において、化学量論的組成を有する単相のCZTS薄膜が得られた。この薄膜の光吸収特性を評価した結果、太陽電池用材料として非常に適した特性を有することが明らかとなった。
(2)太陽電池窓層としてのテルル化亜鉛系薄膜の作製と評価
テルル化亜鉛(ZnTe)は2.26eVの禁制帯幅を有することから、CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして有用である。そこで、ZnTe薄膜の作製、および加工技術の開発を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジメチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。p型ドーピングのために燐を添加した薄膜を作製し、そのドーピング効果に関する知見を得た。また、シンクロトロン光を用いたZnTeのエッチング加工に関する実験を行い、Arガス中でのシンクロトロン光照射におけるエッチング特性を明らかにした。

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Synchrotron Radiation-Excited Etching of ZnTe2004

    • Author(s)
      Tooru Tanaka, Yusuke Kume, Sinji Tokunaga, Kazuki Hayashida, Mitsuhiro Nishio, Qixin Guo, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      AIP series of conference proceedings 705

      Pages: 1154-1157

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electroluminescence and photoluminescence characteristics in ZnTe LED fabricated by Al thermal diffusion2004

    • Author(s)
      Tooru Tanaka, Yuji Matsuno, Yusuke Kume, Mitsuhiro Nishio, Qixin Guo, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      physica status solidi (c) 1

      Pages: 1026-1029

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Growth of phosphorus-doped ZnTe layers by metalorganic vapour phase epitaxy using tris-dimethylaminophosphorus2004

    • Author(s)
      Kazuki Hayashida, Tooru Tanaka, Mitsuhiro Nishio, Qixin Guo, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      physica status solidi (c) 1

      Pages: 718-721

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by hybrid sputtering

    • Author(s)
      Tooru Tanaka, Takeshi Nagatomo, Daisuke Kawasaki, Mitsuhiro Nishio, Qixin Guo, Akihiro Wakahara, Akira Yoshida, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      Journal of Physics and Chemistry of Solids (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Synchrotron radiation-excited etching of ZnTe using Ar gas

    • Author(s)
      Tooru Tanaka, Yusuke Kume, Kazuki Hayashida, Katsuhiko Saito, Mitsuhiro Nishio, Qixin Guo, Hiroshi Ogawa
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B (印刷中)

    • Related Report
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  • [Publications] Tooru Tanaka: "Effect of Cl ion implantation on electrical properties of CuInSe2 thin films"Solar Energy Materials and Solar Cells. 75. 109-113 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Tooru Tanaka: "Effect of 8MeV-electron irradiation on electrical properties of CuInSe2 thin films"Solar Energy Materials and Solar Cells. 75. 115-120 (2003)

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  • [Publications] Tooru Tanaka: "Growth and optical properties of high-quality ZnTe homoepitaxial layer by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Crystal Growth. 248. 43-49 (2003)

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  • [Publications] Tooru Tanaka: "Photoluminescence of iodine-doped ZnTe homoepitaxial layer grown by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Applied Physics. 93. 5302-5306 (2003)

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  • [Publications] Tooru Tanaka: "Photoluminescence of Cl-doped ZnTe epitaxial layer grown by atmospheric pressure metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Applied Physics. 94. 1527-1530 (2003)

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  • [Publications] Tooru Tanaka: "Electroluminescence and photoluminescence characteristics in ZnTe LED fabricated by Al thermal diffusion"physica status solidi. (in press).

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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