硫化物薄膜の結晶成長技術の革新による有毒・希少元素フリー高効率薄膜太陽電池の創出

• 研究課題/領域番号: 25K01719
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
• 研究機関: 長岡工業高等専門学校
• 研究代表者: 荒木 秀明 長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40342480)
• 研究分担者: 赤木 洋二 都城工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (10321530) ; 寺田 教男 鹿児島大学, 理工学研究科, 特任教授 (20322323) ; 金井 綾香 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90960849)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2028年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2027年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2026年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2025年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 太陽電池 / 硫化物 / Cu2SnS3 / Cu2(Sn,Ge)S3 / 薄膜

研究開始時の研究の概要

次世代型多接合太陽電池材料として，希少元素や毒性の高い元素を含まない光吸収材層料の開発が求められている。本研究では，希少・毒性の強い元素を使用しないCu2SnS3（CTS）や，それをベースとしたCu2(Sn,Ge)S3（CTGS）薄膜の結晶成長過程を詳細に観察し，特に，結晶成長のプロセスを直接観察することで，アルカリ金属元素であるナトリウム（Na）などの添加元素がCTS薄膜の結晶成長過程に及ぼす影響の解明に取り組む。この過程で得られた知見を基に薄膜の物性改善を図り，CTSおよびCTGS薄膜の作製プロセスを最適化することで，次世代型多接合太陽電池への応用が可能な有毒・希少元素フリーの高効率薄膜太陽電池の実現を目指す。