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レアメタルフリー超低コストCTS系薄膜太陽電池の高効率化

提高无稀有金属超低成本CTS薄膜太阳能电池的效率

基本信息

批准号：
20J13953
负责人：
金井綾香
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度は薄膜の深さ方向に伝導帯エネルギー傾斜構造をつけた高効率CTS系太陽電池の実現を目指し、Cu2(Sn1-xGex)S3(CTGS)薄膜に関する研究を遂行した。特にCTGS薄膜のGe/(Ge+Sn);x比の増加とともに表面凹凸が激しくなってしまう原因とその制御方法を明らかにするために、レーザー顕微鏡による表面粗さ(RMS)の測定などを行うことにより、x組成や成膜方法などがCTGS薄膜の表面形態へ与える影響を調査した。Ge層を堆積した金属前駆体に対して硫化処理を行うことにより作製したCTGS薄膜はx比が高くなるとともにRMS値も増加することが確認された。この原因を調査するために薄膜の成膜過程における途中生成物に着目し、XRD測定を用いて硫化温度を変化させた際の各過程の生成物を調査した。その結果、CTGS薄膜の凹凸が激しくなり始める硫化温度においてCu-Ge-S化合物などの異相が生じることが確認され、この異相の形成がCTGS薄膜の表面形態に影響を及ぼす要因であることが示唆された。従って、この異相を抑制することが平坦性の高い薄膜の形成には重要であることが分かった。従来の研究によりx比が高くなるとCTGS薄膜表面の凹凸が激しくなることは知られていたが、実際の表面凹凸に対しRMS値を算出することで定量化し、途中生成物とともに議論したのは本研究が初めてである。さらに、表面粗さを抑制する改善方法として、安定なCTS薄膜を成膜した後、Ge-S雰囲気中でGe拡散する方法が本実験の中で最も高い表面平坦性を持ち、かつ粒界も抑制された光吸収層に適したCTGS薄膜が得られることも明らかにした。以上の成果より、将来的に高効率エネルギー傾斜CTS系太陽電池を実現する上で重要な知見を明らかにし、CTSやCTGSのみならず硫化物半導体の研究においても貢献することが出来た。

In the year 2021, the production of thin films in the depth direction of the thin films is very high in the CTS system, and the Cu2 (Sn1-xGex) S3 (CTGS) thin films have been studied successfully. Special CTGS thin film Ge/ (Ge+Sn); x to add the surface of the concave and convex surface to stimulate the cause of the system to determine the surface morphology of the CTGS film and the surface morphology of the CTGS film. Ge stacking, curing, vulcanization, vulcanization, vulcan The reason is that the products produced during the film forming process are focused on, and the XRD measurement is based on the curing temperature. The results show that the surface morphology of the CTGS film is affected by the formation of the CTGS film and the surface morphology of the CTGS film. The results show that the surface morphology of the CTGS film is affected by the formation of the surface morphology of the CTGS film. The formation of the flat high-temperature film is very important. In order to study the surface of CTGS thin film, the concavity and convexity of the surface of the film, the concavity and convexity of the surface of the film, the concavity and convexity of the surface of the film, the surface concavity and convexity of the surface of the film, the surface concavity and convexity of the film, the surface of the film, the After improving the method of improving the surface roughness, stabilizing the CTS film, the Ge dispersion method in the Ge-S film, the highest surface flatness in this film, the inhibition of the grain boundary, the light absorption, the CTGS film, the surface roughness, the surface roughness, the surface flatness, the surface flatness, the surface roughness, the surface roughness, the surface flatness, the surface flatness, the surface roughness, the surface flatness, the surface roughness, the surface flatness, the surface flatness, the photoabsorption, the CTGS film, the surface roughness, the surface flatness, the surface roughness, the surface flatness, the surface The above results have been reviewed, and the future high-rate research results have been reported in the department of CTS. It is important to know that the research on sulphide semiconductors is very important.

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Na効果がCu2SnS3太陽電池の電気特性に及ぼす影響

Na效应对Cu2SnS3太阳能电池电性能的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
金井綾香;杉山睦
通讯作者：
杉山睦

Emission properties of intrinsic and extrinsic defects in Cu2SnS3 thin films and solar cells

DOI：
10.35848/1347-4065/abcf06
发表时间：
2020-11
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
A. Kanai;M. Sugiyama
通讯作者：
A. Kanai;M. Sugiyama

Effect of rapid thermal annealing on sprayed Cu2SnS3 thin films for solar-cell application

DOI：
10.35848/1347-4065/abb7f1
发表时间：
2020-09
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
W. Magdy;A. Kanai;F. A. Mahmoud;E. T. El Shenawy;S. Khairy;H. H. Hassan-H.;M. Sugiyama
通讯作者：
W. Magdy;A. Kanai;F. A. Mahmoud;E. T. El Shenawy;S. Khairy;H. H. Hassan-H.;M. Sugiyama

Current status of earth abundant materials for next-generation solar cells

地球上丰富的下一代太阳能电池材料的现状