2016 Fiscal Year Annual Research Report
Safe and smooth transformation of CI particles into CIS solar cell nanoparticles and its application to solar cell fablication
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15K12259
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 英志 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (90312652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 俊 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30706809)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低炭素社会 / CIGS太陽電池 / 水溶液中合成 / 塗布 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、“塗る”という簡単な操作でCIS太陽電池を形成することを目的に、世界で初めて常温の水溶液中でCuIn(以下CI)合金ナノ粒子を合成し、それを用いて太陽電池を形成できること、を明らかとしている。しかしながら、我々の手法に限らず、CI若しくはCIG合金膜を太陽電池化するためには「猛毒のセレン化水素」「安全を担保した大掛かりな装置」「熱エネルギー供給」を利用しCIS若しくはCIGS化する、即ち、「塗布した後に大規模な処理」が必須であり、これでは太陽電池の塗布形成ではない。
そこで本研究では、CI合金ナノ粒子を「セレンフリー若しくは加熱フリー」「大型装置フリー」でCIS太陽電池ナノ粒子化する技術を構築し、それを塗布するだけでCIS太陽電池を形成する技術を開発すること、を目的とする。
以上の観点から、毒性の強いSeに替わり、無毒でありながらSeと同等程度の特性を発現しうるS(硫黄)を用いて、既に合成に成功しているCIナノ粒子を水溶液中で硫化する反応を試みた。S源としてNa2S水溶液を用いた場合、Cuは硫化可能であるのに対し、Inが硫化反応と共に溶液中に溶解することが明らかとなった。一方、S源としてチオ尿素を用いた場合は、ある程度の硫化反応は進行するものの、材料自体の酸化反応が進行することが分かった。前述の手法の問題点はInS錯体が溶解することにある。そこで、InSの溶解度を利用し、飽和溶液中での硫化反応を試みた。本手法を用いることで、Inを粒子中に有意な量で残留させることに成功した。また、アモルファス化したことから、均質化が達成できたと考えられる。
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