新しい多元系化合物半導体の物性解明と高効率薄膜太陽電池への応用

阐明新型多组分化合物半导体的物理性质及其在高效薄膜太阳能电池中的应用

• 批准号: 14750015
• 负责人: 田中 徹
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750015/
• 关键词: 薄膜太陽電池; CZTS; 多元化合物; ZnTe; 半導体; スタナイト

本研究では、低コスト・高効率薄膜太陽電池の開発が期待されるCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)薄膜の作製と物性評価、さらには太陽電池の試作を目的に研究を進めている。本年度は次の成果が得られた。(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜の作製と評価銅を高周波マグネトロンスパッタ法により、錫を直流マグネトロンスパッタ法により、亜鉛、硫黄を真空蒸着法により、それぞれ堆積させるハイブリッドスパッタ法を用いてCZTS薄膜の作製を行った。基板温度をあらかじめある一定以上の温度に設定した後、各元素を順番に堆積し、結晶化を図った。その結果、400℃の基板温度で作製した薄膜において、化学量論的組成を有する単相のCZTS薄膜が得られた。この薄膜の光吸収特性を評価した結果、太陽電池用材料として非常に適した特性を有することが明らかとなった。(2)太陽電池窓層としてのテルル化亜鉛系薄膜の作製と評価テルル化亜鉛(ZnTe)は2.26eVの禁制帯幅を有することから、CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして有用である。そこで、ZnTe薄膜の作製、および加工技術の開発を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジメチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。p型ドーピングのために燐を添加した薄膜を作製し、そのドーピング効果に関する知見を得た。また、シンクロトロン光を用いたZnTeのエッチング加工に関する実験を行い、Arガス中でのシンクロトロン光照射におけるエッチング特性を明らかにした。

This research is aimed at the preparation and physical property evaluation of Cu_2ZnSnS_4(hereinafter CZTS) thin films, which are expected to be developed for low-cost and high-efficiency thin film solar cells, and also for the purpose of trial operation of solar cells. The results of the year are as follows: (1)CZTS thin film preparation and evaluation of copper, high frequency microwave, tin, DC microwave, lead, sulfur, vacuum evaporation method, and other deposition methods After the substrate temperature is set above a certain temperature, the elements are sequentially accumulated and crystallized. As a result, the CZTS thin film was prepared at a substrate temperature of 400℃ and a stoichiometric composition. The results of the evaluation of the optical absorption characteristics of the thin films and the special characteristics of the materials for solar cells show that (2)Evaluation of the preparation of thin films of lead based on the formation of thin films of thin films of lead based on the formation of thin films of lead based on the formation of thin films of thin films of lead based on the formation of thin films of thin films The development of fabrication and processing technology of ZnTe thin films. The film is produced by organic metal phase growth method, raw materials, lead and other materials. P-type phosphorus is added to the film, and the results are obtained. The characteristics of ZnTe in the process of light irradiation are clearly demonstrated.

项目成果

Growth of phosphorus-doped ZnTe layers by metalorganic vapour phase epitaxy using tris-dimethylaminophosphorus

使用三二甲氨基磷通过金属有机气相外延生长磷掺杂 ZnTe 层

• 发表时间: 2004
• 期刊: physica status solidi (c) Vol.1
• 作者: Kazuki Hayashida;Tooru Tanaka;Mitsuhiro Nishio;Qixin Guo;Hiroshi Ogawa
• 通讯作者: Hiroshi Ogawa

Tooru Tanaka: "Effect of Cl ion implantation on electrical properties of CuInSe2 thin films"Solar Energy Materials and Solar Cells. 75. 109-113 (2003)

Toru Tanaka：“Cl离子注入对CuInSe2薄膜电性能的影响”太阳能材料和太阳能电池。

Tooru Tanaka: "Growth and optical properties of high-quality ZnTe homoepitaxial layer by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Crystal Growth. 248. 43-49 (2003)

田中彻：“通过金属有机气相外延法实现高质量 ZnTe 同质外延层的生长和光学特性”《晶体生长杂志》。

Synchrotron radiation-excited etching of ZnTe using Ar gas

使用 Ar 气体对 ZnTe 进行同步辐射激发蚀刻

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B238
• 作者: Tooru Tanaka;Yusuke Kume;Kazuki Hayashida;Katsuhiko Saito;Mitsuhiro Nishio;Qixin Guo;Hiroshi Ogawa
• 通讯作者: Hiroshi Ogawa

Tooru Tanaka: "Photoluminescence of iodine-doped ZnTe homoepitaxial layer grown by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Applied Physics. 93. 5302-5306 (2003)

田中彻：“通过金属有机气相外延生长的碘掺杂 ZnTe 同质外延层的光致发光”应用物理学杂志。