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。

电沉积方法已被研究为CDTE的低成本膜形成技术，预计将是太阳能电池材料。在这里，氨 - 碱性浴被用作CDTE电穿孔浴，代替硫酸浴，TE（IV）种的溶解度较低，在电穿孔过程中，阴极表面被可见光照射，导致电穿孔电流的增加并提高电流效率。今年，我们研究了光助手沉积过程中电解潜力对CDTE薄膜组成和形态的影响。通过将10 mM TEO_2和60 mM CDSO_4溶解在pH 10.7的氨水缓冲液中，制备电解浴。带有金的铜板用于阴极底物。所有电解均在70°C的温度下进行。将500W氙气灯用作照射的光源。通过XRD鉴定薄膜，通过SEM进行表面观察，EPMA进行了元素分析。在阴极极化曲线中，对光的响应的电势比她的电位低于势-0.30v vs，因此人们认为光响应是由于沉积的CDTE膜引起的。对辐照光波长的反应的依赖性还表明，光助手现象是电齿状CDTE薄膜的光催化反应。当电流的电力量为1.5C并在各种电势下进行恒定电势时，在-0.74至-0.25V的广泛潜在区域中获得了具有接近化学计量组合物的CDTE薄膜。在任何电势下，与没有光照射的无光辐射相比，电气中的CD含量略有增加，从而在-0.74至-0.70V的电势下导致富含CD的沉淀物。由于少量的单个CD的共晶性，这种富含CD的薄膜已成为颗粒状或珊瑚样的表面形态。据信，单个CD的沉淀甚至在-0.70V处发生，高于CD沉积的理论潜力，是一种光诱导的宽大效应。无论光线是否是否，在沉积具有化学计量组合物CDTE的条件下，沉积电流逐渐随着时间的流逝而逐渐减少。光照射使电解电流增加了20倍以上，导致电解时间显着降低。