硫化物太陽電池薄膜の低コスト・低温堆積に向けたホットウォールスパッタリング法

• 研究課題/領域番号: 24656450
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 草野 英二 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (00278095)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: スパッタリング / CZTS / 熱反射壁 / スパタリング / ホットウォール / CZTS太陽電池光吸収層

研究成果の概要

スパッタリング法によるCu2ZnSnS4薄膜の堆積においてホットウォール（高温の粒子反射壁）をターゲット-基板間に設置し，組成，構造，および物性の制御を試み，研究成果として以下を得た．
●Zn比の減少，およびそれにともなうS比の増加を抑え，同時に結晶子サイズを，ホットウォールを使用しない場合の数-10 nmに比べて16-26 nmへと向上した．この時にバンドギャップは1.6-1.7 eVとなり，ホットウォールの使用による改善が達成された．
●総括として，粒子反射壁の役割についての考察をおこない，粒子反射壁による組成，薄膜構造の改善結果などとともに成果を論文としてまとめた．

研究成果

• [雑誌論文] One-step deposition of Cu2ZnSnS4 thin films by hot-wall sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: Mune-aki Sakamoto, Eiji Kusano
  • 雑誌名: The proceedings of the 12nd International Symposium on Sputtering and Plasma Processes, Kyoto, Japan, July 10-12, 2013 巻: 12 ページ: 288-290
• [雑誌論文] Model calculation of dynamic mass-balance changes in reactive sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Kusano
  • 雑誌名: The proceedings of the 12nd International Symposium on Sputtering and Plasma Processes, Kyoto, Japan, July 10-12, 2013 巻: 12 ページ: 10-13
• [雑誌論文] Structure modification of titanium oxide thin films by rf-plasma assistance in TiO2 reactive dc and pulsed dc sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: Mune-aki Sakamoto, Eiji Kusano, Hiroaki Matsuda
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 531 ページ: 49-55
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2012.12.034
  • 査読あり
• [学会発表] Model calculation of time-dependent changes in getter-pump pumping speed in reactive sputtering (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Kusano
  • 学会等名: 13th Intl.Symp.Sputtering and Plasma Processes
  • 発表場所: 京都リサーチパーク，京都市
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] Revisit to zone structure model by observing the relationship between normalized deposition temperature and film structure and properties in sputter deposition of the group 4 metals (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuta Bohya, Keisuke Akinaga, Eiji Kusano
  • 学会等名: 13th Intl.Symp.Sputtering and Plasma Processes
  • 発表場所: 京都リサーチパーク，京都市
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] ホットウォールスパッタリング法により堆積したCZTS薄膜太陽電池光吸収層の組成および物性制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 草野 英二，坂本 宗明
  • 学会等名: 一般社団法人表面技術協会第129回講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] Evaluation of time-dependent compound layer formation and removal at target surface by model calculation of mass balance change in reactive sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Kusano., Mune-aki Sakamoto
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress IVC-19
  • 発表場所: Palais des Congress, Paris
• [学会発表] ホットウォール高周波スパッタリング法によるCu2ZnSnS4薄膜堆積におけるホットウォール温度および放電圧力の薄膜組成、構造および物性への影響
  • 著者名/発表者名: 坂上拓哉，坂本宗明，草野英二
  • 学会等名: 日本真空協会 第53回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 甲南大学, 神戸
• [学会発表] One-step deposition of Cu2ZnSnS4 thin films by hot-wall sputtering,
  • 著者名/発表者名: M. Sakamoto, E. Kusano
  • 学会等名: 12th International Symposium on Sputtering and Plasma Processes (ISSP)
  • 発表場所: Kyoto Research Park, Kyoto
• [学会発表] 高周波スパッタリング法によるCu2ZnSnS4薄膜堆積におけるホットウォール温度および放電圧力の薄膜組成，構造および物性への影響
  • 著者名/発表者名: 坂上拓哉，中村一貴，稲葉駿介，坂本宗明，草野英二
  • 学会等名: 日本化学会 第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学，草津
• [学会発表] Refractive index enhancement by rf-plasma assistance in reactive dc and pulsed dc sputter deposition of Ta2O5 and TiO2 films
  • 著者名/発表者名: Eiji Kusano
  • 学会等名: Reactive Sputter Deposition 2012
  • 発表場所: Ghent University, Belgium
  • 招待講演
• [図書] スパッタリング法により堆積した薄膜におけるボイドあるいはピンホール発生要因とその対策，「気泡･ボイドの発生メカニズムと未然防止･除去技術」，6章6節[5} (2014)
  • 著者名/発表者名: 草野 英二
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] ドライプロセスによる表面処理・薄膜形成の基礎 表面技術協会編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草野 英二（共著）
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: コロナ社