2010 Fiscal Year Annual Research Report
非真空プロセスによる超低コスト環境調和型薄膜太陽電池の作製に関する研究
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21760231
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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, 工学部, 助教 (30334692)
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| Keywords | 環境材料 / 再生可能エネルギー / 太陽電池 |
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| Research Abstract |
本研究では構成元素が地殻に豊冨に存在し,安価で毒性のないCu_2ZnSnS_4(以下CZTS)を心臓部とする薄膜太陽電池を,超低コストで簡単に作製するために非真空下で作製する方法の開発を行った.CZTSはゾルゲル・硫化法で,CdS界面層は化学溶液堆積法で堆積した.22年度は,硫化時の窒素希釈硫化水素ガスの硫化水素濃度を3～20%で変化させ膜質を調べた結果から低濃度時は粒径が大きくなることを,赤外線加熱炉による急速加熱(Rapid Thermal Treatment=RTP)の検討から250℃でも十分に硫黄が取り込まれることと500℃.10minでCZTSが形成されることを,CdS堆積条件の最適化からCZTSにおいてもCdイオンを含むアルカリ溶液に事前に浸すpartial electrolyte treatment (PET)が有効であること明らかにした.23年度はさらに硫化水素濃度を低くし0.1～1.0%で変化させ調べた.その結果,0.5,1.0%では3%よりも粒径が大きく2μm程度であり,0.1%では硫化が不十分であることがわかった.RTPをさらに詳しく調べた結果,粒径を1μm以上にするためには540℃以上にする必要があることがわかった.また,550℃以上で硫化するとS含有量が47%以上と高くなるため,フリーキャリア吸収が減り赤外領域の透過率が上がることがわかった.PET時間依存性の調査の結果から,PETを行うだけでCZTS表面にCdが取り込まれ,CZTSとPETを行ったCZTS間で整流特性を示すことがわかった.このことから,CZTS表面がCdを取り込むことで表面がn型化された可能性が示唆された.
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