2020 Fiscal Year Annual Research Report
化合物太陽電池をプリンテッドエレクトロニクス法で形成する手法の開発
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18H03416
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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, 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, 准教授 (30706809)
上高原 理暢 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (80362854)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 化合物太陽電池材料 / 錯体濃度計算 / 硫化反応速度 / インク化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人類が平等に、国格差や企業規模格差なく太陽光をエネルギー源として享受するためには、誰でも、何処でも、後進国であっても、簡単に、簡易的な設備のみを用いて、太陽電池を作製できるプロセスを開発することが必要である。この様なプロセスの最も大きな課題は、光吸収層となる化合物半導体を低環境負荷で簡単に合成する手法の確立であるが、我々は既に光吸収層となるCIGSナノ粒子及びCZTSナノ粒子を常温の水溶液中で合成することに成功している。後は、これらと共に、太陽電池形成に必要な全ての層(化合物太陽電池層、電極層、バッファ層、ZnO(S)層、InS3層など)を、プリンテッドエレクトロニクス手法を応用し塗布形成する技術を開発すれば前述の太陽電池作製プロセスを達成できる。
そこで本研究では、インクジェット法等の簡単なプリンテッドエレクトロニクス手法のみを用いて、常温の水溶液系で化合物太陽電池を形成する技術を開発することを目的としている。
金属塩を水に溶解させると複数の錯体を形成する。複数の錯体が存在することは、同一金属であっても複数の還元反応速度(電位)があること、その結果として複数の合金相が共存すること (＝変換効率が低い相も混在すること)を意味する。即ち、均質な多元系材料を形成するためには、同一の水溶液中において、それぞれの金属を単一の金属錯体の形で存在させること、が必須であることを明確化した。なお、化学量論比で錯化剤を添加しただけでは均質な錯体は形成せず、金属錯体の存在比率は錯生成定数と水溶液のpHに大きく依存した平衡状態をとることも明らかとした。
これらの相関を明らかにすることで、水溶液中の各種条件(pH等)を制御し、結晶性のCIS粒子の合成と、塗布での光吸収層形成を可能とした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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