| 研究概要 |
本研究では、三元化合物からの連続成膜法を用いて次世代CIGS系薄膜太陽電池を作製することを目的として実施する。単接合型や多接合型太陽電池への応用を実現するためには、色々なバンドギャップを有する薄膜材料が必要であり、本研究で取り扱うCIGS系薄膜はGa量やS量を調整することで実現可能である。太陽電池グレードのCIGS系薄膜を作製するため、適度なGa量やS量を含むCIGS系薄膜の連続成膜法における成膜条件を検討するとともに、太陽電池を作製し、その性能との関係を明確にする。3年計画の最終年度は以下の知見を得た。
(1)連続成膜法によるCu(In,Ga)Se_2薄膜へのSe供給量の検討と太陽電池の作製
Se空孔を抑制することによる開放電圧の向上を目指した。連続成膜プロセス中の2段目に新たにSe供給工程を追加した。このSe供給量を変化させて、Cu(In,Ga)Se_2薄膜及び太陽電池を作製した。その結果、Se量の増加とともに、太陽電池の開放電圧の増加が確認でき、最大で650mVが得られた。
(2)Cu(In,Ga)Se_2薄膜へのH_2S処理効果の検討と太陽電池の作製
開放電圧のさらなる向上を目指して、連続成膜法により作製したCu(In,Ga)Se_2薄膜の表面を硫化処理するプロセスを用いてCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜を作製した。その結果、硫化処理により、薄膜中のSe量が減少しS量が増加した。S量の増加とともに開放電圧が向上し、最大で730mVが得られた。
(3)Cu(In,Ga)Se_2系薄膜太陽電池の素子化プロセスの検討
高Ga濃度Cu(In,Ga)Se_2太陽電池の素子構造を形成する際の溶液成長法によるCdS成膜条件および高周波マグネトロンスパッタ法によるi-ZnO成膜条件を調べた。その結果、CdS成膜時の原料供給温度およびi-ZnO成膜時の基板位置が太陽電池特性に大きく影響を与えることが分かった。
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