新規カルコパイライト材料の成長方位を制御するメカニズムの解明と太陽電池応用

2年度目は、「Ag(Ga,Al)Te2混晶の作製によるバンドギャップ制御」を目的としていた。この内容についてはすでに1年度目から取り組むことができたため、計画を立案した時点より進展したものとなった。本年度はさらに別の原料として、Ga2Te3粉末とAgAlTe2粉末を混ぜ合わせたものを用いた場合も、バンドギャップ制御が行えるのかについて検討した。その結果、原料に用いる化合物を変化させた場合でも、従来用いた材料の組み合わせの場合と同様な結晶性のものが作製でき、Ag(Ga,Al)Te2薄膜のバンドギャップを制御することに成功した。Ga2Te3の方がAgGaTe2よりも原料コストが低いため、原料にAgAlTe2とGa2Te3の混合粉末を用いた方が低コスト膜の作製が可能となる。これらの研究成果を、“PSS C、13, 413 (2016)”にて報告を行った。また、Ag/Ga供給比を変化させることにより、電気的特性や光学的特性が変化することが、1年度目の研究から明らかとなったが、本年度はさらに、詳しい解析を行った。その結果、膜内のAg/Ga比の変化に伴い、様々な副生成物の存在や表面形態の変化が明らかになった。そしてGa2Te3の割合が多いとAgGaTe2とAgGa5Te8の混合物が、Ga2Te3の割合が少ないと、AgGaTe2とAg2Teの混合物が作製されることが明らかとなった。これらの傾向は状態図を基にした解析結果と一致し、さらに包晶反応や共晶反応が起きることで、副生成物が形成されるという知見を得ることにも成功した。これらの研究成果を、“J. Electron. Mater.”,“PSS A 214, 1600284 (2017)”にて報告し、“The 2016 U.S. Workshop”“第64回応用物理学会春季学術講演会”や“平成29年電気学会全国大会”で口頭発表した。

2年度目は、「Ag(Ga,Al)Te2混晶の作製によるバンドギャップ制御」を目的としていた。この内容についてはすでに1年度目から取り組むことができたため、計画を立案した時点より進展したものとなった。本年度はさらに別の原料として、Ga2Te3粉末とAgAlTe2粉末を混ぜ合わせたものを用いた場合も、バンドギャップ制御が行えるのかについて検討した。その結果、原料に用いる化合物を変化させた場合でも、従来用いた材料の組み合わせの場合と同様な結晶性のものが作製でき、Ag(Ga,Al)Te2薄膜のバンドギャップを制御することに成功した。Ga2Te3の方がAgGaTe2よりも原料コストが低いため、原料にAgAlTe2とGa2Te3の混合粉末を用いた方が低コスト膜の作製が可能となる。これらの研究成果を、“PSS C、13, 413 (2016)”にて報告を行った。また、Ag/Ga供給比を変化させることにより、電気的特性や光学的特性が変化することが、1年度目の研究から明らかとなったが、本年度はさらに、詳しい解析を行った。その結果、膜内のAg/Ga比の変化に伴い、様々な副生成物の存在や表面形態の変化が明らかになった。そしてGa2Te3の割合が多いとAgGaTe2とAgGa5Te8の混合物が、Ga2Te3の割合が少ないと、AgGaTe2とAg2Teの混合物が作製されることが明らかとなった。これらの傾向は状態図を基にした解析結果と一致し、さらに包晶反応や共晶反応が起きることで、副生成物が形成されるという知見を得ることにも成功した。これらの研究成果を、“J. Electron. Mater.”,“PSS A 214, 1600284 (2017)”にて報告し、“The 2016 U.S. Workshop”“第64回応用物理学会春季学術講演会”や“平成29年電気学会全国大会”で口頭発表した。