フォトアシスト電析法によるアルカリ性水溶液からのCdTe半導体薄膜の作製

光辅助电沉积碱性水溶液制备CdTe半导体薄膜

基本信息

批准号：
11750713
负责人：
邑瀬邦明
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽電池材料として期待されているCdTeの低コスト製膜技術として電析法を研究してきた。ここでは、Te(IV)種の溶解度が低い硫酸酸性浴にかわるCdTe電析浴としてアンモニア-アルカリ性浴を用い、電析時にカソード表面に可視光を照射することにり、電析電流が増大し、電流効率も向上する現象を調べている。本年度は光アシスト電析の際の電解電位がCdTe薄膜の組成およびモルフォロジーにおよぼす影響について研究した。電解浴はpH10.7のアンモニア-アルカリ性緩衝液に10mM TeO_2および60mM CdSO_4を溶解させ調製した。カソード基板には金めつき銅板を用いた。電解はすべて温度70℃で行った。光照射の光源には500Wキセノンランプを用いた。薄膜の同定はXRD、表面観察はSEM、元素分析はEPMAにより行った。カソード分極曲線において、光に対する応答は電位-0.30V vs SHEより卑な電位で見られたことから、光応答は析出したCdTe膜によるものであると考えられる。照射光波長に対する応答の依存性も、光アシスト現象が電析したCdTe薄膜による光触媒反応であることを示唆した。通電電気量を1.5Cとし、様々な電位で定電位電解を行ったところ、-0.74〜-0.25Vの広い電位領域で、化学量論組成に近いCdTe薄膜が得られた。いずれの電位でも、電析物中のCd含有量は光非照射下で得られたものに比べてわずかに増大し、その結果、電位-0.74〜-0.70VではCd-richの析出物となった。このCd-rich薄膜は微量の単体Cdの共析により粒状あるいは珊瑚状の表面形態となった。Cd析出の理論電位-0.732Vより高い-0.70Vにおいても単体Cdの析出が起こるのは一種の光誘起アンダーポテンシャル作用と思われる。光照射・非照射にかかわらず、化学量論組成のCdTeが析出する条件での電析電流は時間とともに徐々に低下した。光照射によって電解電流は20倍以上増大しており、その結果、電解時間は大幅に短縮された。

我们一直在研究电沉积作为 CdTe 的低成本成膜技术，预计将其用作太阳能电池材料。这里，使用氨碱性浴作为CdTe电沉积浴，而不是Te(IV)物种溶解度低的硫酸酸性浴，并且通过在电沉积过程中用可见光照射阴极表面，电沉积电流增加，我们正在研究一种也能提高电流效率的现象。今年，我们研究了光辅助电沉积过程中电解电位对 CdTe 薄膜的成分和形貌的影响。通过将10mM TeO_2和60mM CdSO_4溶解在pH 10.7的氨碱性缓冲液中来制备电解浴。阴极基板使用镀金铜板。所有电解均在70°C的温度下进行。使用500W氙灯作为光照射的光源。薄膜鉴定通过XRD、SEM表面观察和EPMA元素分析进行。在阴极极化曲线中，在 -0.30 V vs. SHE 的电势下观察到对光的响应，这被认为是由于沉积的 CdTe 薄膜所致。响应对照射光波长的依赖性也表明光辅助现象是由沉积的 CdTe 薄膜引起的光催化反应。当在1.5C的施加电量下在不同电位下进行恒电位电解时，在-0.74至-0.25V的宽电位范围内获得了接近化学计量组成的CdTe薄膜。在所有电势下，沉积物中的 Cd 含量与没有光照射时获得的沉积物相比略有增加，导致电势为 -0.74 至 -0.70V 时富含 Cd 的沉淀物。由于少量镉元素的共析沉积，这种富镉薄膜具有粒状或珊瑚状的表面形态。即使在-0.70V（高于Cd析出理论电位-0.732V）下，单质Cd仍会析出，这似乎是一种光致欠电位效应。无论是否照射光，在沉积化学计量的CdTe的条件下，沉积电流随着时间逐渐减小。通过光照射，电解电流增加20倍以上，电解时间显着缩短。