| 研究課題/領域番号 |
16K06277
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
田橋 正浩 中部大学, 工学部, 准教授 (60387636)
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| 研究分担者 |
後藤 英雄 中部大学, 工学部, 教授 (00195942)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ジメチルセレン / Cu-Zn-Sn単一スパッタターゲット / セレンめっき膜 / 表面密閉法 / ジエチル硫黄 |
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| 研究実績の概要 |
次世代太陽電池として注目されているCu2ZnSn(S,Se)4膜（以下、CZTSSe膜）の安価で安全な成膜プロセスの開発に関する研究を行った。
CZTSSe膜の成膜プロセスは、主に「Cu-Zn-Snプリカーサ膜の成膜」とそのあとに続く「セレン化・硫化」の二つの工程に分けられる。「Cu-Zn-Snプリカーサ膜の成膜」工程においては、昨年度に引き続いて有機酸塩溶液を用いたスピンコート膜、そして溶融凝固法によるCu-Zn-Sn単一スパッタターゲットを用いたスパッタ膜、の２種類のCu-Zn-Snプリカーサ膜を準備した。さらに「セレン化・硫化」工程においては、昨年度に引き続き有機硫黄および有機セレン原料を、そして新たにセレンめっき膜を用いたセレン化・硫化を試みた。これら各工程において異なるプリカーサ膜とセレン化・硫化原料を組み合わせて高品質なCZTSSe膜の作製を行った。
Cu-Zn-Snプリカーサ膜に有機酸塩溶液によるスピンコート膜を用いた場合には、セレン化・硫化原料の違いにかかわらずCZTSの断面は平滑な下地層とその上には凹凸の激しい層とに二層化した。一方のCu-Zn-Sn単一スパッタターゲットを用いた場合には上述の二層化は抑えられ良好な結晶性を有する膜が得られた。さらにセレンめっき膜をプリカーサ膜の上に形成しこれを熱処理することでCZTSSe膜の作製を行ったところ、膜表面の凹凸が大きく組成が著しくずれた膜が得られた。これは膜中に含まれるSnSeが蒸発したことが原因であった。そこでまずバルクSnSeの蒸発を抑制する手法を開発し、これを成膜プロセスへ応用したところ、組成ズレが抑えられただけでなく膜表面も平滑なCZTSSe膜が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
様々な種類の原料、成膜方法および熱処理方法を試みることで、高品質なCZTSSe膜が得られた。最適な成膜条件として、原料中の組成、熱処理条件などの探索については概ね終了している。さらなる成膜条件の最適化に取り組むとともに、セル化と変換効率の評価についても同時に進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
CZTSSe成膜プロセスの各工程において組成の変化を詳細に調べあげ、最適な成膜条件を見つけ出す。
さらにセル化した試料の変換効率と各工程における様々な成膜条件との相関性を調べ、高い変換効率を有するCZTSSe太陽電池を作製する。
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