低エネルギーコスト・低資源ロスＣＺＴＳナノ粒子水溶液中合成法の開発

开发一种低能源成本、低资源损失的水溶液中合成CZTS纳米粒子的方法

• 批准号: 15J02962
• 负责人: 馬渕 隆
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02962/
• 关键词: CZTS; 多元系硫化物; 水溶液中合成; 太陽電池材料; ナノ粒子

本研究では、各金属イオンへ最適な錯化剤を配位させ硫化速度を制御することによるCu2ZnSnS4複合硫化物の合成、及び合成したCu2ZnSnS4粒子を用いた塗布型Cu2ZnSnS4太陽電池の作製・評価を目的として研究を行った。前年度までに、Sn2+イオンの水溶液中での硫化反応について解析、最適な条件の探索を行った。その結果、pH5というこれまでにない高pHな条件で斜方晶単相のSnS粒子を水溶液中合成することに成功した。また、Cu2+、Sn2+について、各種錯化剤の配位状態の計算予測、硫化反応時のギブス自由エネルギー変化の値の算出を行い、硫化反応速度が同等となると予測された条件の下で粒子合成を行った。その結果、Cu2SnS3粒子の合成に成功し、水溶液中での多元系硫化物合成手法の開発に成功した。本年度は、上記のCu2SnS3粒子の合成条件にZn2+錯体を加え、Cu2ZnSnS4粒子を合成する手法の開発を試みた。その結果、選択可能な錯化剤の制約からZn2+錯体の硫化反応速度を他の金属種と近接させることは困難であり、CZTS単相の粒子ではなくZnSやCu2SnS3相を含む粒子が合成された。そこで、本粒子を前駆体として用い、Zn、Cu投入量、及び熱処理雰囲気、熱処理温度を最適化することで、水溶液中合成したCZTS前駆体粒子の熱処理によるCZTS粒子合成技術の開発に成功した。更に、合成した粒子を塗布、焼結することでCu2ZnSnS4薄膜を作製し、Eu2+/Eu3+を酸化還元対として用いた光電気化学セルへと応用することで、塗布型Cu2ZnSnS4太陽電池の作製・評価に成功した。

This study で は, various metal イ オ ン へ optimum な wrong turn tonic を ligand さ せ vulcanizing speed を suppression す る こ と に よ る Cu2ZnSnS4 composite sulfide の synthesis, and び synthesis し た を Cu2ZnSnS4 particles with い た Cu2ZnSnS4 coating type, the solar battery の cropping review 価 を purpose と し を line っ て research た. Analysis and exploration of the optimal な conditions を in までに, Sn2+ <s:1> <s:1> <s:1> aqueous solution 応に った て て て analysis and exploration of を in the previous year を. そ の results, pH5 と い う こ れ ま で に な い high pH な で rhombic 単 phase の を SnS particles in aqueous solution, synthetic す る こ と に successful し た. ま た, Cu2 +, Sn2 + に つ い て, all kinds of fault state of tonic の coordination の calculation to the test, when sulfide anti 応 の ギ ブ ス free エ ネ ル ギ ー - turn on の numerical の calculate を い, curing speed reverse 応 が equal と な る と be さ れ た particle synthesis conditions under の で を line っ た. Youdaoplaceholder0 そ results: The <s:1> synthesis of Cu2SnS3 particles is に successful に, and the development of the で polycyclic sulfide synthesis technique in aqueous solution is に successful た た. This year, を, the synthesis conditions of the <s:1> Cu2SnS3 particle <s:1> mentioned above にZn2+ error を plus え, and the を synthesis する method of the Cu2ZnSnS4 particle <e:1> were launched を test みた. そ の results, sentaku may な wrong tonic の restrict か ら Zn2 + misprinted の sulfide anti 応 speed を he の metal kind of と nearly meet さ せ る こ と は difficult で あ り, CZTS の 単 phase particles で は な く ZnS や administered Cu2SnS3 phase を が む particle synthesis さ れ た. そ こ で, before this particle を 駆 と し て い, zinc, Cu mass, heat and び 処 雰 囲 気 optimal temperature, thermal 処 を す る こ と で, in aqueous solution, synthetic し た CZTS の hot 処 駆 body particles before Richard に よ る CZTS particles synthesis の open 発 に successful し た. More に, synthetic し た を coated particles, 焼 す る こ と で Cu2ZnSnS4 thin film を し, Eu2 + / Eu3 + を acidification and yuan と seaborne し て in い た photoelectric 気 chemical セ ル へ と 応 with す る こ と で, coated Cu2ZnSnS4, the solar battery の cropping review 価 に successful し た.

项目成果

Basic study to synthesize binary, ternary and quaternary tin sulfide semiconductor nanoparticles in aqueous solution

水溶液中合成二元、三元、四元硫化锡半导体纳米颗粒的基础研究

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Mabuchi;S. Yokoyama;H. Takahashi;K. Tohji
• 通讯作者: K. Tohji

化合物薄膜太陽電池への応用を目的としたスズ硫化物系材料水溶液中合成法の開発に関する基礎的研究

水溶液合成硫化锡基材料用于复合薄膜太阳能电池的方法开发基础研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 馬渕隆;横山俊;高橋英志;田路和幸
• 通讯作者: 田路和幸

単相SnSナノ粒子水溶液中合成法の開発に関する基礎的研究

水溶液中单相SnS纳米粒子合成方法的基础研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 馬渕隆;横山俊;高橋英志;田路和幸
• 通讯作者: 田路和幸