レーザーアブレーションにより作製した太陽電池用CIS薄膜の放射光照射効果

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680508
• Research Institution: Fukui National College of Technology
• Principal Investigator: 山本 幸男 福井工業高等専門学校, 電気工学科, 講師 (50182655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉越 章隆 日本原子力研究所, 関西研究所・表面化学研究部, 研究員
• Keywords: 薄膜太陽電池 / レーザーアブレーション / CIS薄膜 / 放射光照射

Research Abstract

次世代の薄膜太陽電池として、CuInSe_2やCuInS_2などの薄膜(以下CIS薄膜と略称)を光吸収層とするものが注目されているが、太陽光をより効率的に吸収するためにはこの光吸収層の高品質化が必要である。研究代表者らはエキシマレーザーによるアブレーションという全く新しい方法を用いて断面が柱状構造を有する高品質のCIS薄膜を作製している。また太陽電池が宇宙空間でのエネルギー確保という観点から見て有効な発電手段であることは従来より指摘されているものの、CIS薄膜太陽電池が宇宙という極めて厳しい環境下でどのような特性変化を示すかについてはほとんど報告例がないのが現状である。そこで本研究では、レーザーアブレーションによって作製したCIS薄膜に光子エネルギーの高い放射光を照射することによって、宇宙空間における同薄膜の特性変化の一端を明らかにすることを目的としている。
初年度となる今年は、まずサンプルであるCIS薄膜を福井工業高等専門学校で作製できるようにするため、レーザーアブレーションシステムの構築を行った。本補助金を利用して購入した真空チャンバーと、前年度に購入済みのエキシマレーザーをシステムとして組み合わせた。そして光学系としてCaF_2レンズ等を購入し、アライメントを調整した。その結果、2種の2元化合物粉末を混合してプレスしたターゲットにレーザーを集中させてアブレーションを起こすことができるようになり、ガラス基板上にCIS薄膜が堆積した。
作製した薄膜サンプルはX線回折装置やX線光電子分光分析装置、走査型電子顕微鏡等を用いて分析し、その結晶構造や組成、表面状態等について放射光照射前のデータを収集し、分析している。