2003 Fiscal Year Annual Research Report
高効率カルコパイライト系薄膜太陽電池の最適製作プロセスに関する研究
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14350161
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
伊東 謙太郎 信州大学, 工学部, 教授 (20020977)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 佳男 信州大学, 工学部, 助教授 (30262687)
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| Keywords | 薄膜 / 太陽電池 / 化合物半導体 / カルコパイライト / CuInS_2 / Cu(In, Ga)S_2 / バッファー層 / 表面処理 |
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| Research Abstract |
1)先ずGa/In/Cu前駆体膜を真空蒸着によりMo被覆ガラス基板上に作成してこれを硫化した。その後この硫化膜にKCN処理を施してCu_xS相を除去した。次いでこのCu(In,Ga)S_2薄膜上にIn/Cu積層膜を真空蒸着法で堆積した。これを硫化処理してのちKCN処理を施した。第一層のCu/(In+Ga)比を1.0から2.0まで増加させたとき、Cu(In,Ga)S_2の混晶相が形成されやすくなるととも太陽電池の変換効率は4.2%まで増加する傾向を示した。なお、Cu/Ga比を0.6以下にすると、不純物相Ga_2S_3が現れ、太陽電池の性能は著しく損なわれた。しかし、(204)配向性のCISとの間で急峻なヘテロ接合構造を有するセルでは比較的良い性能が得られた。
2)硫黄と金属積層膜を真空封止した石英管内で反応させ、種々の基板上においてCuAlS_2薄膜を作成することに成功した。サファイアに作成したCuAlS_2薄膜の光学的エネルギーギャップは3.5eV、伝導型はP型、抵抗率は60Ωcmであった。なお、この硫化したままの薄膜はCu_xS相を含んでいたが、上記の測定はKCN処理によりこの不純物相をとり除いた試料について行ったものである。
3)金属の塩化物およびチオアセトアミドを出発原料とする水溶液から(Zn,In)(0,0H,S)バッファー層を成長させることにより、変換効率5.2%の薄膜太陽電池を得た。さらに、このバッファー層を堆積する前にZnおよびCdのよう化物を含む溶液でCUInS_2薄膜の表面を処理することにより、それぞれ6.4および8.2%まで効率を向上させた。これらの処理は、太陽電池のスペクトル光応答において、その短波長領域の量子効率を増加させることを見出した。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] H.Goto, Y.Hashimoto, K.Ito: "Efficient thin film solar cell consisting of TCO/CdS/CuInS_2/CuGaS_2 structure"Thin Solid Films. 451-452. 552-555 (2004)
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[Publications] Y.Hashimoto, Y.Kobayashi, K.Ito: "(Zn, In) Sx ALLOY BUFFER FOR CulnS_2 SOLAR CELLS"Proc.3rd World Conf.Photovoltaic Energy Conversion, 2003. 2P-D3-65 (2004)
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[Publications] Y.Onuma, et al.: "Cross-sectional analysis of CuInS_2 thin film prepared by electroplated precursor"Jpn.J.Appl.Phys.. 43・1. L108-L110 (2004)
