| 研究課題/領域番号 |
22K04209
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| 研究機関 | 長野工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
百瀬 成空 長野工業高等専門学校, 情報エレクトロニクス系, 准教授 (00413774)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 化合物半導体 / 薄膜太陽電池 |
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| 研究実績の概要 |
本課題は「Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜にSeとGeの両方を添加し，CZTS系薄膜太陽電池の出力性能を最大限に伸ばす手法とメカニズムを明らかにする」ことを最終目的に研究を遂行している。Cu-Zn-Sn-Ge膜の封管内での硫化・セレン化中にGeの大部分が再蒸発してしまう問題に対して，Zn極薄層をキャップするアプローチを進めていたが，令和5年度はCu-Zn-Sn-Ge膜／Cu-Zn-Sn膜の二層構造を硫化・セレン化する方法を試みた。その結果，Geの再蒸発を防ぐことに加え，混晶結晶の成長が促進されることがXRDピークやSEM像の比較により顕著に見られたほか，CdSバッファ層とのヘテロ接合太陽電池の開放電圧，短絡電流，曲線因子のすべてが改善した。また，これまでの実験により，Ge/(S+Ge)比を0.4以上に上げることができるようになり，Se/(S+Se)：0～1，Ge/(Sn+Ge)：0～0.45の範囲内で二次元的に変化させ1.05～1.84eVまでの光吸収層の作り分けができるようになった。従来のCu2ZnSn(S,Se)4と比べ出力電圧の低下を抑えながら高い出力電流を維持した太陽電池を製作できた他，この系での多接合太陽電池への応用も期待できるデータを集めることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
上記の成果を原著論文として発表すること，膜の上層／下層での組成（バンド幅）傾斜の形成に着手できておらず，展開を急ぐ必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
キャップ処理などによってGe再蒸発を防止する効果とSeとGeの添加比による膜物性の変化を体系的にまとめ学術論文として投稿する。また，Cu-Zn-Sn-Ge膜／Cu-Zn-Sn膜の二層構造における組成，物性の傾斜を厚さ方向分析等により明らかにし，デバイス性能に有利な各層条件を調整する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ここまでほぼ予算通りに執行している。今年度は研究成果発表にかかる経費ならびに深さ方向分析等をおこなうための外部装置（信州大学等）の利用料金へ重点的に経費を充てるとともに，引き続き試料製作に係る元材料，試薬，装置消耗部品等の購入に助成金を使用する。
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