2023 Fiscal Year Annual Research Report
積極的欠陥制御による高効率・有毒・希少元素フリー薄膜太陽電池の創生
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20H02680
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30334692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒木 秀明 長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40342480)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 薄膜太陽電池 / 発光分光 / 欠陥準位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はCu2Sn1-xGexS3(CTGS、x=0のCTS含む)の欠陥を分光学的手法により分析し、効率低下・効率改善に寄与する欠陥を明らかにすることで効率改善を行うものである。本年度はCTGS太陽電池ではNa添加による効率改善が知られているため、CTGS薄膜の光励起発光(PL)スペクトルのNa添加量依存を、また、CTS薄膜太陽電池のPLスペクトルの発電効率依存を調査した。
6 KにおいてPLスペクトルのNa含有量依存を観測したところ、全てのNa添加量でP4=1.1～1.2 eV, P3=1.0～1.1 eV, P2=1.0～1.1 eVの3つのPLに加え、Na添加無し試料ではP0=0.88 eVの発光が、Na添加試料ではP1=0.95～1.0 eVの計４つの発光が観測された。P0は深い発光であり、キャリアトラップの原因となりうるので、Na添加によりP0が消えることはNa添加による効率改善の一因である可能性がある。また、Na添加量増加に伴い最も高エネルギー側のP4発光が減少することも分かった。しかし、P4は浅く室温で容易に励起されるため欠陥準位の位置の観点からは効率低下要因とならないと考えている。
続いて、チオ尿素（TU）濃度を変えてCdSバッファ層を堆積することで発電効率の異なるCTS太陽電池を作製し、PLスペクトルの観測を行った。励起光波長を532 nmとすることで、CdSバッファ層を透過しCdS/CTS界面のCTS光吸収層表面のPLスペクトルを観測した。その結果、CdS界面層を堆積することで、0.85 eVに新しいPLが現れることが判明した。しかし、0.85 eVの発光はTU濃度依存を示さず、CTS太陽電池の電気化学インピーダンスのTU濃度依存性の調査結果と併せて判断した結果、TU濃度による発電効率の変化はCTS光吸収層には由来せず、CdS層に由来すると結論付けた。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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