权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

太陽電池の性能を最大限に引き出すCZTS系混晶薄膜の作製

制造基于 CZTS 的混合晶体薄膜，最大限度地提高太阳能电池的性能

基本信息

批准号：
22K04209
负责人：
百瀬成空
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagano National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04209/
关键词：
薄膜太陽電池化合物半導体

项目摘要

本課題は，「Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜にSeとGeの両方を添加し，CZTS系薄膜太陽電池の出力性能を最大限に伸ばす手法とメカニズムを明らかにする」ことを最終目的に研究を遂行している。Cu-Zn-Sn-Ge膜を封管内にて硫化・セレン化する方法でCZTS膜へGeとSeを添加しようと試みていたが，加熱反応中にGeの大部分が再蒸発してしまっていた。これを解決するために，令和4年度はまず現有のスパッタ装置へ小型スパッタ源を増設し，Cu-Zn-Sn-Ge膜の上に極薄層をキャップする実験を実施した。材料選定の結果，40nmのZn極薄層を堆積した場合にGeの再蒸発をある程度防ぎながらCZTS系結晶を成長させることができ，SeとGeの両方を添加したCZTS膜を，その添加量を自在に変えながら作製することが可能となった。Se/(S+Se)が0.94，Ge/(Sn+Ge)が0.25としたCZTS薄膜は禁制帯幅が1.20eVとなり，これを光吸収層とした薄膜太陽電池からは35mA/cm2の電流密度と0.4V超の電圧を得ることができた。これは従来作製していたSeのみを添加したCZTSよりもバンド幅が拡がり理論上出力電流が不利になるにも関わらず，出力電流が勝っている。ただし曲線因子FFが33％程度と振るわず，膜ならびにpn接合部の品質改善が課題として残されている。

This project aims to carry out the research on the method of adding Se and Ge into Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film to maximize the output performance of CZTS thin film solar cells. Cu-Zn-Sn-Ge films are sulfurized in sealed tubes. Ge and Se are added to CZTS films. Most of Ge in heated tubes is evaporated. The solution is to increase the size of the existing Cu-Zn-Sn-Ge film in 2004. As a result of the material selection, the amount of Ge added to the 40nm Zn thin layer can be controlled by the amount of Ge added to the CZTS thin layer. Se/(S+Se)= 0.94, Ge/(Sn+Ge)= 0.25, CZTS thin film inhibition band amplitude = 1.20eV, light absorption layer = 0.35 mA/cm2, current density = 0.4V, overvoltage = 0.4V. In theory, the output current is not favorable, and the output current is not favorable. The curve factor FF is 33%, and the quality of the film and pn junction is improved.