フォトアシスト電解によるCdTe薄膜太陽電池作製プロセスのソフト化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350399
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平藤 哲司 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70208833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 邑瀬 邦明 京都大学, 工学研究科, 助手 (30283633) ; 松原 英一郎 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90173864) ; 粟倉 泰弘 京都大学, 工学研究科, 教授 (70109015) ; 佐賀 達男 シャープ株式会社, ソーラーシステム事業部・第一事業部, 部長
• Keywords: テルル化カドミウム / 硫化カドミウム / 化合物半導体 / 太陽電池 / 電析法 / 化学浴析出法 / 透明電導性基板 / 透過型電子顕微鏡

Research Abstract

研究代表者らのグループでは太陽電池材料として期待されているCdTe半導体の低コスト成膜技術として電析法を研究してきた。ここでは、Te(IV)種の溶解度が低い硫酸酸性浴にかわる電析浴としてアンモニアを含有する塩基性浴を開発し、電析時にカソード表面に可視光を照射することで電析速度が向上するフォトアシスト電析によってCdTe層を成膜している。
本年度は、フォトアシスト電析法で得たCdTe半導体薄膜の、太陽電池への応用を目的とし、(1)透明導電性基板であるITOもしくはSnO_2上に、窓材となるCdS薄膜を湿式プロセスによって均一に成膜する条件、(2)得られたITO/CdS基板(もしくはSnO_2/CdS基板)上に均一なCdTe薄膜を得る条件の確立を目指した。その結果、硫酸カドミウムとチオ尿素を含む水溶液からの化学浴析出法を用いることで、透明導電性基板のシート抵抗や表面形態に依存せず、ナノ結晶粒からなる、膜厚100nm以下の均一なCdS層を得ることに成功した。これに比べ、塩化カドミウムとチオアセトアミドを含む水溶液からのカソード電解法によって得たCdS薄膜は、結晶粒が大きく、電解条件(とくに電解電位)あるいは基板の表面状態に依存してピンホールが生成することが明らかとなった。化学浴析出法で得られたSnO_2/CdS基板上にアンモニア性浴を用いてCdTe電析を試みたところ、これまでに金めっき基板上に得ていたものと同じ電解条件で、平滑かつ均一な化学量論組成のCdTe層を得た。しかしながらこのようにして作製した、試作太陽電池の特性は低く(変換効率1%)、CdTe層の低抵抗化が今後の課題であることがわかった。X線回折の半値幅、あるいは透過型電子顕微鏡による観察から、CdTeの結晶粒は10nm程度の微細なものであることがわかった。

Research Products

• [Publications] M.Miyake: "Electrical Properties of CdTe Layers Electrodeposited from Ammoniacal Basic Electrolytes"Journal of the Electrochemical Society. 150(7)(印刷中). (2003)
• [Publications] K.Murase: "Photo-assisted Electrodeposition of CdTe Layer from Ammoniacal Basic Aqueous Solutions"Journal of the Electrochemical Society. 150(1). C44-C51 (2003)
• [Publications] M.Miyake: "Effect of Anions on Electrodeposition of CdTe from Ammonia-alkaline Solutions"Surface and Coatings Technology. (印刷中). (2003)
• [Publications] K.Murase: "Electrodeposition of Thin-Layered CdTe Semiconductor from Basic Aqueous Solutions"Metallurgical and Materials Processing Principles and Technologies (Yazawa International Symposium), Vol.3: Aqueous and Electrochemical Processing. 51-64 (2003)
• [Publications] 邑瀬邦明: "ジエチレントリアミンを含む塩基性浴からのCdTe薄膜の電析"表面技術. 150(8). 535-543 (2002)