利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.04.14】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22SH0006

利用課題名 / Title

硫化物薄膜太陽電池材料の研究

利用した実施機関 / Support Institute

信州大学

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

太陽電池,資源代替技術

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

百瀬成空

所属名 / Affiliation

長野工業高等専門学校

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

橋本佳男,ミョータンテイ

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

SH-004：光電子分光装置
 SH-101：電界放出型走査電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Cu₂ZnSnS₄（CZTS）などの多元化合物は、Si系、CIGS化合物などを代替する環境負荷、資源負荷を軽減する太陽電池材料である。本課題では、CZTSにSe及びGeを加え効率改善を試みる研究、CZTSの部分化合物を利用する研究、これらの太陽電池に組み合わせる各種薄膜材料について、物性評価を行った。

実験 / Experimental

Se及びGeを添加したCZTSについては、Moで覆ったソーダライムガラス上にCu、Zn、Snを同時スパッタし、薄いZn表面層を積層後、SとSeにて反応させて作製した。

結果と考察 / Results and Discussion

反応温度を520℃から590℃とした場合の膜表面のSEM像を図１に示す。反応温度の上昇に伴う粒径の拡大がみられる。しかし、同時にSnSe₂不純物層の形成や裏面電極の硫化なども同時に起こった。またSとSe、GeとSnの組成比によりバンドギャップエネルギーを1.0～1.5 eVに制御することができた。一方、太陽電池については、Se/(S+Se)=0.94、Ge/(Ge+Sn)=0.25のものが変換効率5％と最も良かったが十分なものではなく、異相形成や電極反応の抑制が必要と考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１　Ge,Se添加CZTSの表面SEM像。反応温度を(a)520℃、(b) 560℃、(c) 590℃とした。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

Myo Than Htay, Cu₂ZnSnS₄ thin-film solar cells by a closed tube sulfurization under saturated sulfur vapor pressure, Japanese Journal of Applied Physics, 61, 095508(2022).
DOI: 10.35848/1347-4065/ac870e

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件