高効率タンデム型太陽電池実現に向けた新規化合物半導体の創製

创造新型化合物半导体以实现高效串联太阳能电池

基本信息

批准号：
21K04131
负责人：
尾崎俊二
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度においても前年度に引き続き、CuxAg1-xGaS2(CAGS)半導体結晶の育成を中心に行った。前年度の垂直ブリッジマン法による結晶成長では、育成した結晶の組成の不均一性が問題となっていた。そこで令和4年度においては新たにボールミルを使用した結晶の育成を試みた。まず、Cu, Ag, Ga, Sを化学量論的に秤量し、ジルコニア製のボールと共にポットに入れた。次にオーバーポット方式の雰囲気制御容器に入れ、真空引きを行った後にアルゴンガスで充満した。アルゴンガス雰囲気下にした容器を遊星ボールミル装置にセットし、回転数を400～800 rpm、回転時間を1～3 hとして結晶の育成を試みた。まずCu組成xが零となるAgGaS2(AGS)において遊星ボールミルによる作製を行ったところ、目視にて黄色の一様な粉末が得られた。X線回折(XRD)測定を行ったところ、多くの回折ピークが得られたが、それらは報告されているAGSのPDFデータと良い一致を示した。このことから、得られた粉末はAGS結晶であることがわかった。しかし、400 rpmにて作製した試料においてはAGSのPDFデータには無いピークも同時に観測され、それらは未反応のAg等であることがわかった。均一なAGS結晶を得るためには、800 rpmで2 hの反応が必要であることがわかった。一方、得られた粉末状結晶のXRDスペクトルは、垂直ブリッジマン法で得られた結晶のスペクトルに比べ、ピークの半値幅が大きく、回折強度も小さかった。これは結晶性が悪いことが原因と考えられた。このため結晶のアニール処理を試みた。300～800度にて10分間アニールを行った結果、温度の上昇と共にXRDスペクトルにおいて回折ピークの強度が増し、ピーク半値幅も減少した。700度におけるアニールが結晶性の向上に有効であることがわかった。

在2022财年，与上一年一样，我们专注于增长Cuxag1-XGAS2（CAGS）半导体晶体。在上一年的垂直Bridgeman方法中，种植晶体的成分的不均匀性是一个问题。因此，在2022年，我们试图使用新的球厂种植晶体。首先，将Cu，Ag，Ga和S进行石化化量，并与氧化锆碗一起放入锅中。接下来，将容器放置在过度柱气氛控制容器中，进行真空，然后充满氩气。氩气气大气中的容器设置在行星磨坊装置中，晶体的旋转速度为400-800 rpm，旋转时间为1-3 h。首先，使用行星球厂制备了带有Cu组成X的Aggas2（AGS），并在视觉上获得了均匀的黄色粉末。 X射线衍射（XRD）测量结果产生了许多衍射峰，这与报道的AGS的PDF数据很好地一致。这表明获得的粉末是AGS晶体。然而，在以400 rpm制备的样品中，还观察到AGS的PDF数据中未发现的峰，并且发现这些峰是未反应的AG等。发现需要在800 rpm处进行2 h的反应以获得均匀的AGS晶体。另一方面，获得的粉末状晶体的XRD光谱大于垂直bridgeman方法获得的晶体，并且衍射强度较小。人们认为这是由于结晶度差。因此，尝试对晶体进行退火处理。由于在300-800度下退火10分钟，随着温度的升高，XRD光谱中衍射峰的强度增加，峰值最大宽度的宽度也降低。已经发现，在700度下退火可有效改善结晶度。