新しい多元系化合物半導体の物性解明と高効率薄膜太陽電池への応用

阐明新型多组分化合物半导体的物理性质及其在高效薄膜太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
14750015
负责人：
田中徹
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750015/
关键词：
薄膜太陽電池 CZTS 多元化合物 ZnTe 半導体スタナイト

项目摘要

本研究では、低コスト・高効率薄膜太陽電池の開発が期待されるCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)薄膜の作製と物性評価、さらには太陽電池の試作を目的に研究を進めている。本年度は次の成果が得られた。(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜の作製と評価銅を高周波マグネトロンスパッタ法により、錫を直流マグネトロンスパッタ法により、亜鉛、硫黄を真空蒸着法により、それぞれ堆積させるハイブリッドスパッタ法を用いてCZTS薄膜の作製を行った。基板温度をあらかじめある一定以上の温度に設定した後、各元素を順番に堆積し、結晶化を図った。その結果、400℃の基板温度で作製した薄膜において、化学量論的組成を有する単相のCZTS薄膜が得られた。この薄膜の光吸収特性を評価した結果、太陽電池用材料として非常に適した特性を有することが明らかとなった。(2)太陽電池窓層としてのテルル化亜鉛系薄膜の作製と評価テルル化亜鉛(ZnTe)は2.26eVの禁制帯幅を有することから、CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして有用である。そこで、ZnTe薄膜の作製、および加工技術の開発を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジメチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。p型ドーピングのために燐を添加した薄膜を作製し、そのドーピング効果に関する知見を得た。また、シンクロトロン光を用いたZnTeのエッチング加工に関する実験を行い、Arガス中でのシンクロトロン光照射におけるエッチング特性を明らかにした。

这项研究的目的是准备和评估Cu_2znsns_4的物理特性（以下简称为CZTS），薄膜，这些薄膜预计将用于低成本，高效，高效的薄膜太阳能电池，也是针对原型型号的太阳能细胞而开发的。今年，实现了以下结果：（1）通过混合溅射制备和评估CZTS薄膜。使用杂化溅射法制造了CZTS薄膜，该方法通过高频磁控溅射沉积了铜，通过DC Magnetron溅射沉积TIN，并通过真空沉积沉积锌和硫。将底物温度设置为提前高于一定水平的温度后，每个元素依次沉积到结晶。结果，在400°C的基板温度下制造的薄膜中获得了具有化学计量组成的单相CZTS薄膜。由于评估了该薄膜的光吸收特性，因此发现它具有非常合适的特性作为材料的材料。（2）作为太阳能电池窗层Znte Telluride（Znte）的制备和评估，基于锌醇化的薄膜的禁止宽度为2.26 eV，在制造CZTS太阳能电池时，它可以作为候选窗户层材料之一。因此，我们开发了Znte薄膜并开发了加工技术。薄膜是通过金属有机蒸气沉积制备的，将二甲基锌和二乙基滴针用作原材料。对于P型掺杂，制造了一种带有磷的薄膜，并获得了有关其掺杂作用的知识。此外，还对使用同步加速器的光进行了有关Znte蚀刻处理的实验，并阐明了AR气体中同步加速器光照射的蚀刻特性。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Growth of phosphorus-doped ZnTe layers by metalorganic vapour phase epitaxy using tris-dimethylaminophosphorus

使用三二甲氨基磷通过金属有机气相外延生长磷掺杂 ZnTe 层

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
physica status solidi (c) Vol.1
影响因子：
0
作者：
Kazuki Hayashida;Tooru Tanaka;Mitsuhiro Nishio;Qixin Guo;Hiroshi Ogawa
通讯作者：
Hiroshi Ogawa

Tooru Tanaka: "Growth and optical properties of high-quality ZnTe homoepitaxial layer by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Crystal Growth. 248. 43-49 (2003)

田中彻：“通过金属有机气相外延法实现高质量 ZnTe 同质外延层的生长和光学特性”《晶体生长杂志》。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Tooru Tanaka: "Effect of Cl ion implantation on electrical properties of CuInSe2 thin films"Solar Energy Materials and Solar Cells. 75. 109-113 (2003)

Toru Tanaka：“Cl离子注入对CuInSe2薄膜电性能的影响”太阳能材料和太阳能电池。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Synchrotron radiation-excited etching of ZnTe using Ar gas

使用 Ar 气体对 ZnTe 进行同步辐射激发蚀刻

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B238
影响因子：
0
作者：
Tooru Tanaka;Yusuke Kume;Kazuki Hayashida;Katsuhiko Saito;Mitsuhiro Nishio;Qixin Guo;Hiroshi Ogawa
通讯作者：
Hiroshi Ogawa

Tooru Tanaka: "Photoluminescence of iodine-doped ZnTe homoepitaxial layer grown by metalorganic vapor phase epitaxy"Journal of Applied Physics. 93. 5302-5306 (2003)

田中彻：“通过金属有机气相外延生长的碘掺杂 ZnTe 同质外延层的光致发光”应用物理学杂志。