新規Ag系化合物薄膜太陽電池の創製

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14551
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 都城工業高等専門学校
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 化合物太陽電池 / 硫化物 / 銀錫硫化物

研究成果の概要

新規Ag系薄膜太陽電池の作製を目指し、高品質なAg8SnS6薄膜の作製を行った。その結果、薄膜成膜時における基盤温度、成膜後の2ステップの熱処理(160+500℃)、Ag過剰(Ag/Sn=8.25)な薄膜組成、Sbの添加が有効であることがわかった。(Cu,Ag)2SnS3薄膜太陽電池は、Cu2SnS3薄膜にAgを5%固溶させることにより、開放電圧244 mV、短絡電流密度36.9 mA/cm2, 曲線因子0.45で、光電変換効率η = 4.07 %を達成した。これはAgが固溶したことによるバンドギャップの上昇による開放電圧の上昇および結晶粒増大による短絡電流密度の上昇が大きな要因と考える。

自由記述の分野

電気電子材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回の研究成果により、高品質なAg8SnS6薄膜を成膜するためのポイント4点が明らかとなった。この成膜技術は、他のカルコゲナイド系化合物半導体にも転用できる技術と考えられるため、例えば、今後、研究の進展が期待されるAg8GeS6やAg2GeS3、Ag8SiS6、Ag2SiS3などの材料に活用できるため、その学術的意義は大きい。また、(Cu,Ag)2SnS3薄膜太陽電池で4%を超えたことにより、次世代の太陽電池として期待されているCu2ZnSnS4やCu2SnS3太陽電池の高効率化に向けた指針の一つとして利用できる可能性があり、環境・エネルギー問題解決のため、社会的にも大きな意義がある。