太陽電池用〈112〉配向CuInSe_2薄膜の作成と結晶成長機構に関する研究

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本研究の第一の目的は、Cu_2Se薄膜の配向性改善が、その上にIn_2Se_3を蒸着して拡散・反応を経て作製したCuInSe_2薄膜の配向性の向上に寄与することを確認するものであった。ここでCu_2Seの配向性の違いにのみ着目し拡散・反応家庭の条件の違いによる影響を回避するため以下の実験を行った。まず第一層のCu_2Se薄膜を基板温度600℃と400℃にて作製し、高配向とほぼランダムな方位のものを作り分ける。これらを室温まで降温した後In_2Se_3を蒸着して2層膜とし、さらに不活性ガス中で300℃で熱処理してCuInSe_2を形成した。その結果両者には明らかに配向性の違いがみられ、条件の違いは第一層のCu_2Seの配向状態のみであることから、これが最終的なCuInSe_2の配向性を左右する大きな要因であることが確認された。さらにこの結果を利用してより高配向のCuInSe_2薄膜を作製するために、Cu_2Se薄膜の配向性向上を試みた。従来Cu_2Se製膜後時間的間隔をおかずにIn_2Se_3を蒸発させていた。一方、Cu_2Se製膜後一定時間基板温度を保持すると、その配向性が向上することがわかった。そこで、CuInSe_2製膜時にも第一層のCu_2Seを蒸着後、一定の時間そのまま基板温度を保持した後In_2Se_3を蒸着した。その結果、最適保持時間は各基板温度で異なるものの、いずれの温度においてもCuInSe_2薄膜の配向性向上に成功した。またこれによって従来と同等の配向性のCuInSe_2薄膜をより低温で作製できることになった。