2021 Fiscal Year Annual Research Report
Next Generation Thin Film Solar Cell Material SnS: Pursuit of Solid State Chemistry for Homojunction
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18KK0133
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
柳 博 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30361794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川西 咲子 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80726985)
鈴木 一誓 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60821717)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | SnS / 太陽電池 / コンビナトリアル製膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響で海外共同研究受け入れ機関である国立再生可能エネルギー研究所（NREL，米国）が外部研究員の受け入れを停止したため、NRELで研究を遂行することができなかった。
スパッタリング法でn型SnSを実現した際にはClドーピングに加えてバンドギャップ内領域での光吸収係数を<2x10^4 cm-1程度まで減少させることが鍵であった。これはギャップ内準位が過剰にある場合はホールが生成されClドーピングにより生成するキャリア電子を補償しn型化を阻害するためだと考えられる。今年度実施したn型SnS:Cl単結晶を原料に用いた400℃での製膜では、ギャップ内領域で<2x10^4 cm-1の光吸収係数を実現、SnS:Cl粉末を用いた600℃での製膜ではさらに低い<8x10^3 cm-1の光吸収係数を実現した。前者の薄膜は高抵抗でありp/n判定ができなかった。これは薄膜の不均一性が高かったためだと考えている。薄膜中の塩素濃度は0.72 at.%と十分高い濃度であった。一方後者はゼーベック測定ならびにHall測定の結果からp型であることが明らかとなった。後者の薄膜中の塩素濃度も0.40 at.%とn型化に十分な量であったが、これらが結晶粒界に偏析したためキャリア電子生成に寄与しなかったのではないかと考えている。多結晶SnS:ClではClが粒界に偏析することがこれまでの研究で明らかになっている。600℃で得た薄膜は優先配向のない多結晶薄膜であったため粒界が多くこのような結果になったと考えられる。
スパッタリング法で実現したn型SnS:Cl薄膜の解析をさらに進め論文を投稿しPHYSICAL REVIEW MATERIALSに掲載された。
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