|
高い導電性と適切な厚さをもつ緻密なCu2Oのp型半導体薄膜を，AlドープZnO（AZO）基板上，およびAZO基板上にn型半導体のチタニア（アナターゼ）薄膜上にそれぞれ形成し，酸化物からなるp-n接合型薄膜太陽電池の創製を試みた。薄膜形成のために，新たな分子プレカーサー溶液を開発し，化学的な形成を検討した。
調製した新規プレカーサー溶液をそれぞれのn型半導体膜上に塗布，熱処理し，Cu2O薄膜の形成を試みた。AZO基板上に直接形成した場合は，Cu2O単一相が得られなかった一方，アナターゼ膜上に形成した場合は，200 nm厚のCu2O単一相が得られた。このように，Cu2O薄膜形成は，下地層が組成に大きく影響することが明らかとなった。オージェ電子分光法で深さ方向に対する組成を分析した結果，AZO上にCu2Oを直接形成した場合は，ZnがCu2Oの表面層まで拡散するのに対し，アナターゼを下地層とする場合，同様な拡散は防止されることが明らかとなった。
形成した各積層膜の光照射下での電流-電圧特性を調べた。各積層膜は，太陽電池として動作し，AZOとCu2O膜の間にチタニア膜を形成したデバイスの変換効率は，AZO基板上に直接形成した膜に比べて約100倍高い0.001%を示した。以上のように，化学的湿式法の分子プレカーサー法は，200 nmの膜厚をもつ緻密なp型Cu2O薄膜の形成に有効だった。また，この薄膜とn型AZOまたはn型チタニアとのp-n接合により形成したデバイスは，太陽電池として動作した。チタニア相は，緻密で平滑なCu2O薄膜の形成や，金属イオンの相間拡散を防止するため，変換効率の向上に有効なことがわかった。
|
