2013 Fiscal Year Annual Research Report
異種半導体界面制御に基づく高効率Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４薄膜太陽電池
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23686056
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
峯元 高志 立命館大学, 理工学部, 准教授 (80373091)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 半導体 / 結晶成長 |
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| Research Abstract |
Cu(In,Ga)Se2 が低コスト・高効率な化合物薄膜太陽電池の光吸収層として大きな注目を集めている。Cu(In,Ga)Se2 太陽電池は20%と高変換効率であるが、材料に希少元素のInとGaを使用しており、またSe を使用するため環境負荷が懸念される。そこで、In とGa を資源が豊富なZn とSn で、Se をS で置き換えたCu2ZnSnS4（CZTS） が大きな注目を集めている。本研究では、変換効率10%の実現を目指す。
昨年度までの研究で硫化法によるCZTS薄膜の成長時に発生するドーム状欠陥は改善され、平坦な膜が得られたが、組成を制御できず膜にSnSやZnS、CuSなどの異相が形成された。その結果、太陽電池を試作しても効率が得られていなかった。今年度は、プリカーサとしてCu、Zn、Snの積層膜を用いて、各層の膜厚を精密に制御する事で、プリカーサの組成を制御した。このプレカーサを硫化する事で組成を制御したCZTS薄膜を作製した。このCZTS薄膜に化学析出法でCdS薄膜を60nm程度、スパッタ法で透明電極のZnO:Alを300nm、最後に取り出しのグリッド電極としてAl/NiCrを順次形成する事で太陽電池を作製した。その結果、短絡電流密度 13.75mA/cm2、開放電圧 0.39V、曲線因子 39%、変換効率2.1%が得られた。今回の効率は目標に比べてまだまだ低い値に留まった。今後、結晶成長の促進とCZTS/バッファ層の接合品質の制御を高度化することによって、高効率化を達成できると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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