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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The purpose of this study is to control the synthesis of Cu2ZnSnS4 complex sulfides, and to synthesize Cu2ZnSnS4 particles using copper cloth type Cu2ZnSnS4 battery for the purpose of further research. In the previous year, the anti-vulcanization reaction of Sn2+ in aqueous solution was analyzed, and the most suitable conditions were explored. The results showed that the synthesis of SnS particles was successful in aqueous solution under the condition of high pH, rhombohedral phase and rhombohedral phase. The temperature, Cu2+, Sn2+ temperature, the coordination state of each malformed catalyst are calculated, the curing reaction time is free, and the curing reaction speed is the same as that for the synthesis of particles under the same temperature conditions. The results showed that the synthesis of Cu2SnS3 particles was successful and the synthesis of sulfides in aqueous solution was successful. This year, we have discussed the synthesis conditions of Cu2SnS3 particles, the addition of Zn2+ wrong bodies, and the synthesis of Cu2ZnSnS4 particles. The results show that it is possible to select the wrong phase to determine the speed of vulcanization of the wrong Zn2+, the speed of vulcanization, the speed of vulcanization, The synthesis of CZTS precursor particles in aqueous solution has been successfully carried out by means of chemical reaction, the amount of Zn, the amount of CZTS, and the amount of CZTS, temperature, and temperature. More, the synthesis of fine particle cloth, the preparation of Cu2ZnSnS4 thin film, the acidizing of Eu2+/Eu3+, the use of luminous light, the use of chemical chemistry, and the successful use of cloth-type Cu2ZnSnS4 battery.