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Frontier of the compound thin-film solar cells with homojunction SnS

同质结SnS化合物薄膜太阳能电池研究前沿

基本信息

批准号：
21H01613
负责人：
鈴木一誓
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01613/
关键词：
太陽電池 SnS ホモ接合スパッタリング薄膜太陽電池硫化スズ

项目摘要

2022年度の研究では、おもに２つの成果を得た。一つは、SnS単結晶とMoO3薄膜を接合することで高い変換効率を示す太陽電池が得られることである。変換効率は4.2%であり、SnS太陽電池の最高値（4.8%）には及ばなかったものの、開放電圧は430 mVに及び、従来のSnS太陽電池の最高値を上回った。このような高い変換効率は、SnS単結晶のダングリングボンドのない劈開面を用いたことに起因することを明らかにした。したがって、原理的にダングリングボンドのないホモ接合によってSnS薄膜太陽電池を構成すれば、高い開放電圧が期待できることを示した。もう一つは、p型SnS薄膜の堆積条件を明らかにしたことである。SnS薄膜の堆積においては、成膜圧力がモフォロジーに極めて大きな影響を与えること、および、より良いモフォロジーを得るには成膜圧力が低いほうが良いことを明らかにした。本研究では、ターゲット表面にスパッタガスを吹き付ける新しい構造のスパッタリングカソードを用いているが、これによって従来のスパッタ装置では実現できない低い成膜圧力にて成膜を行っており、このような方法が特にSnS薄膜の堆積には有効であることを示した。また、硫黄の蒸気圧が高いことからSnS薄膜の組成は一般的に硫黄欠損となることが知られているが、成膜中にプラズマ化した硫黄を供給することでSnS薄膜の組成をコントロールできることを明らかにした。加えて、SnSのスパッタリングにおいてはターゲット表面の組成が変化しやすく（硫黄が欠損しやすく）、この組成変化が得られるSnS薄膜のモフォロジーに大きな影響を与えることを発見した。このようなターゲット表面の硫黄欠損の傾向は、硫黄の蒸気圧を考慮すると当然のことではあるが、従来の研究報告では全く意識されていなかった。成膜前に研磨によりフレッシュなターゲット表面を準備することで安定して同じモフォロジーの薄膜が得られることも確認した。

The results of the research in 2022 will be announced. One, SnS single crystal and MoO3 thin film are bonded together to achieve high conversion efficiency, which shows that the solar cell is the same. The conversion efficiency is 4.2%, the highest value of SnS solar cell (4.8%) is the highest value, and the open voltage is 430 The highest value of mV and SnS solar cells is the highest value.このようなHigh conversion efficiency, SnS single crystal のダングリングボンドのない开面を用いたことにcause することを明らかにした.したがって, principle of にダングリングボンドのないホモjoint によってSn The structure of S thin film solar cells is high, and the high open voltage is expected to be high. The deposition conditions of p-type SnS thin films are as follows: The deposition of SnS thin film is good, the film-forming pressure is good, and the influence of film forming pressure is very high,および, より好いモフォロジーをget るにはfilm forming pressure がlow いほうが好いことを明らかにした. This research is based on the structure of the new surface of the new research Made of the same material The パッタ device has a low film forming pressure and a low film forming pressure. The unique method of depositing SnS thin films is effective and efficient.また、Sulfur のvaporization 気姧が高いことからSnS film composition はGeneral sulfur deficiency となることが知られているが、成The composition of SnS film composed of にプラズマ化したsulfur をsupplied in the film is をコントロールできることを明らかにした. Add えて, SnS のスパッタリングにおいてはターゲット surface の composition が変化しやすく (sulfur がしやすく), この composition change が got られるSnS film のモフォロジーに大きなeffect を and えることを発见した. The tendency of sulfur loss on the surface of the このようなターゲットの, the sulfur vaporization and pressure すを considerationとOf course, no research report, no research report, no awareness, no research report. Before film formation, grinding and polishing the surface of the tube and preparing the surface. The stable film is the same as the stable film and the film is confirmed.

项目成果

期刊论文数量（30）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Contribution of the Sn 5s state to the SnS valence band: direct observation via ARPES measurements

DOI：
10.1088/2516-1075/ac6ea8
发表时间：
2022-05
期刊：
Electronic Structure
影响因子：
2.6
作者：
Issei Suzuki;S. Kawanishi;Kiyohisa Tanaka;T. Omata;Shin–ichiro Tanaka
通讯作者：
Issei Suzuki;S. Kawanishi;Kiyohisa Tanaka;T. Omata;Shin–ichiro Tanaka

Direct evaluation of hole effective mass of SnS?SnSe solid solutions with ARPES measurement

ARPES测量直接评价SnS?SnSe固溶体的孔有效质量

DOI：
10.1039/d1cp04553a
发表时间：
2022
期刊：
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子：
3.3
作者：
Suzuki Issei;Lin Zexin;Kawanishi Sakiko;Tanaka Kiyohisa;Nose Yoshitaro;Omata Takahisa;Tanaka Shin-Ichiro
通讯作者：
Tanaka Shin-Ichiro

N-Type SnS Thin Films Applicable for Homojunction Solar Cells

适用于同质结太阳能电池的N型SnS薄膜