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

2000 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。
今年は昨年度に構築したエキシマレーザーによるアブレーションによる薄膜作製システムを用いて、ガラス基板上にCIS薄膜のサンプルを作製し、これを兵庫県作用郡にある実験施設Spring-8にて放射光の照射を行った。そして福井高専内にすでに設置されているX線光電子分光分析装置等を用いて、放射光照射前後におけるCIS薄膜の結晶構造の変化などについて調べた。同時に、Cu原子中の2p->3d遷移に対応する吸収測定を行った。光照射したCIS薄膜サンプルは結晶構造の面ではほとんど照射前と変わらない特性を示し、一面ではあるが同薄膜の宇宙空間での安定性を示唆する結果となった。またCu 2p->3d吸収測定から、伝導帯の電子構造に関する基礎的な情報を得ることができた。今後はXAFS測定等も行って、さらに詳細に検討する必要があると考えられる。