CdTe化合物半導体のフォトアシスト電析の機構解明とパターンニング技術への展開

点击翻译按钮获取中文摘要

研究代表者は太陽電池材料として期待されているCdTe半導体の低コスト成膜技術としてカソード電析法を研究してきた。ここでは、Te(IV)イオン種の溶解度が低い硫酸酸性浴にかわる電析浴としてアンモニアを含有する塩基性浴を開発し、電析時にカソード表面に可視光を照射することで電析速度が向上するフォトアシスト電析によってCdTe層を製膜している。昨年度の研究において、本研究の目的の一つである電析機構解明に関し、フォトアシスト効果が電析CdTe膜の特性に因るものではなく、電解浴/電極界面の表面反応に起因することが明らかとなった。そこで本年度は、得られたCdTe薄膜を用いて実際に太陽電池を作製し、その特性を、従来法(酸性水溶液からの電析CdTeを使用した場合)と比較評価した。ITO/SnO2からなる透明導電性基板上に、まずCdS層を既存の化学浴析出法によって製膜し、ついで、電析法でCdTeを積層させた。これにさらに背面電極としてAu層を製膜し、太陽電池セルとした。太陽電池特性の評価には、既存のソーラーシミュレータおよびポテンショスタットを使用した。(1)CdS層の膜厚および熱処理、(2)CdTe製膜後の塩化カドミウム処理、および(3)塩化カドミウム処理後の熱処理、の各条件を統一して太陽電池特性を比較したところ、従来法に比べて本研究のフォトアシスト製膜法で得られたCdTe膜を使用した太陽電池のほうが、開回路起電力、短絡電流、および変換効率特性がいずれも向上していることが明らかとなった。本研究で作製した太陽電池で最も特性が良好であったセルは、開回路起電力0.27V、短絡電流17.1mA cm-2、最大変換効率は1.8%であった。従来法(酸性浴)を用いて同じ性状のセルを作製したところ、その特性は開回路起電力0.26V、短絡電流2.68mA cm-2、最大変換効率0.19%であった。