積極的欠陥制御による高効率・有毒・希少元素フリー薄膜太陽電池の創生

通过主动缺陷控制创建高效、有毒和稀有元素的薄膜太阳能电池

基本信息

批准号：
20H02680
负责人：
田中久仁彦
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はCu2Sn1-xGexS3(CTGS)の欠陥を分光学的手法により分析し、効率低下・効率改善に寄与する欠陥を明らかにすることで効率改善を行うものである。2022年度はCTGS系太陽電池において最高効率が報告されているx=Ge/(Ge+Sn)に近い組成を持ちCu poor でCu/(Sn+Ge=IV)=2.0に近い組成比を中心に詳しく分析を行った。バルクについてはCu poor、Ge/IV=0.2程度でCu/IV=1.61, 1.75, 1.91の発光スペクトルの検討を行った。その結果、発光から明らかにした不純物準位をアクセプタ準位とした場合、いずれの試料においてもアクセプタ準位が約20 meV、約25meV、約50 meV、ドナー準位が約5 meV、約70 meV、約80 meV、約120 meVであることが分かった。いくつかの準位は室温相当の26 meVより深く効率低下の原因となることが分かった。それぞれの欠陥準位はCu/IVが変化しても大きな差はなくCu欠陥量の影響を受けないことが分かった。また、約20 meVの欠陥は第一原理計算の報告よりCu空孔に由来する準位であると結論付けた。薄膜に関してはGeの影響を調べるため、Cu/IVについては最高効率が観測されているCu/IV=1.7程度でGe/IVについては0～0.19のものについて検討を行った。その結果、アクセプタ準位は浅く6～20 meVであり、Ge/IVが変化してもほぼ変化しないことが分かった。効率改善にはSnの一部をGeで置換しバンドギャップを増加させる必要があるが、本研究の結果より、Ge/IVを変化させる、つまりバンドギャップを増加させても浅い欠陥準位を保てることからCTGSは太陽電池光吸収層として優れていることが分かった。

这项研究旨在通过使用光谱方法分析CU2SN1-XGEXS3（CTG）缺陷来提高效率，以阐明有助于效率下降和效率提高的缺陷。在2022财年中，进行了详细的分析，重点是接近x = ge/（ge+sn）的组成比，据报道是CTGS太阳能电池的最高效率，而与CU较差的CU/（SN+GE = IV）= 2.0接近CU/（SN+GE = IV）。对于批量而言，我们研究了Cu较差的发射光谱，而GE/IV = 1.61、1.75和1.91，CU较差，GE/IV = 0.2。结果，当受体水平是从发射中揭示的杂质水平时，发现在所有样品中，受体水平约为20 MeV，约25 MeV，约50 MeV，供体水平约为5 MeV，约70 MEV，约80 MeV，约80 MeV，约为120 MEV。发现某些水平比26 MEV导致效率更深，相当于室温。发现即使Cu/IV变化，缺陷水平也没有显着差异，并且CU缺陷量没有影响。此外，我们得出的结论是，大约20 MeV的缺陷是源自CU空缺的水平，这是根据第一个原理计算的报告。为了研究GE对薄膜的效果，我们研究了Cu/IV的Cu/IV，其效率最高为Cu/IV = 1.7，而GE/IV则以0至0.19的速度进行了GE/IV。结果，发现受体水平是浅的，范围为6至20 MeV，即使GE/IV变化，也几乎没有变化。为了提高效率，有必要用GE代替SN的一部分以增加频带间隙，但是这项研究的结果表明，CTG是一个极好的太阳能电池光摄影层，因为即使更改GE/IV，也可以维持浅缺陷水平，也就是说，频带隙已增加。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

発光分光によるCu2Sn1-xGexS3のCu/IV族比依存の検討

通过发射光谱研究 Cu2Sn1-xGexS3 的 Cu/IV 基团比率依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
令和2年応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会年末講演会論文集
影响因子：
0
作者：
阿部司; 田中久仁彦
通讯作者：
田中久仁彦

モノリシック集積型CTS薄膜太陽電池モジュールの作製

单片集成CTS薄膜太阳能电池组件的制造

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田崎傑士;荒木秀明;茂田井大輝，荒木秀明;髙松貴子，荒木秀明;高橋昌也，茂田井大輝，田崎傑士，赤木洋二，栗本祐司，岡本保，金井綾香，田中久仁彦，荒木秀明
通讯作者：
高橋昌也，茂田井大輝，田崎傑士，赤木洋二，栗本祐司，岡本保，金井綾香，田中久仁彦，荒木秀明

発光分光による異なる硫化温度で作製したCu2SnS3薄膜の評価

发射光谱评价不同硫化温度制备的Cu2SnS3薄膜