| Project/Area Number |
20H00955
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
2180:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, biomedical engineeringand related fields
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
Hosokawa Yoko 長岡工業高等専門学校, 教育研究技術支援センター, 技術専門職員
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 –
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 硫化物薄膜 / ICP発光分光分析 / 薄膜太陽電池 |
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| Outline of Research at the Start |
Cu_2SnS_3系薄膜太陽電池に着目した。毒性元素や希少元素を含まないCu_2SnS_3をベースとした硫化物を使用しており、資源戦略的に優れ大規模量産が期待されるが、未だ光電変換効率が5%程度と低い。近年、Na等の軽元素を微量に含むことで特性が著しく向上することが見出され、Na含有量の最適化が変換効率向上に重要であることが明らかとなった。本研究では誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)を利用して、硫化物薄膜に対する組成の定量測定の前処理を含むプロトコルの開発と、実際に太陽電池光吸収層薄膜の組成分析に適用し, 含有微量元素Na量と太陽電池特性との関係およびその有効性を検証する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Cu2SnS3(CTS)系薄膜太陽電池はNaを微量含むことで特性向上が見出されており、Na量の定量評価が求められている。本研究では誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)を利用したCTS薄膜中のNa含有量の定量分析技術開発を行った。酸添加量や加熱温度/時間等の条件、検量線溶液濃度を検討し、Naを含む構成元素の定量を実現した。作製時の硫化温度を変化させた試料に適用し、硫化温度に対するCu/Sn組成及びNa/(Na+Cu)組成比から、硫化後のMo/CTS薄膜中へのNa取り込み量は硫化温度に依存せず、硫化温度上昇に伴う光電変換効率の向上は結晶粒径等の影響が大きいことが示唆された。
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
蛍光Ｘ線によって行われてきた硫化物薄膜の組成分析を、ICP-AESを用いることで微量に含有する軽元素を高感度に定量すると共に、硫化物薄膜の組成の定量が可能となった。特に、蛍光Ｘ線では定量が難しいNaについて、ICP-AESでは含有量が微量でも検出が比較的容易で、Naの含有量が太陽電池の性能に与える影響について新たな知見を得られることが期待される。本研究による評価技術の確立によって太陽電池開発が加速し、環境・エネルギー問題の解決へ貢献できる。
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