インジウム・セレン多結晶薄膜の構造制御と薄膜太陽電池への応用

铟硒多晶薄膜的结构控制及其在薄膜太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
15760012
负责人：
岡本保
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kisarazu National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

欠損性ウルツ鉱構造を有するγ-In_2Se_3は、禁制帯幅1.9eVの直接遷移型半導体であり、タンデム型太陽電池のトップセル用材料として適している。本研究では、In_2Se_3多結晶薄膜の構造制御を行い、評価を行った。また、In_2Se_3多結晶薄膜太陽電池の試作を目指して、p形層としてp-ZnTeを提案し、ZnTe多結晶薄膜の製膜条件の最適化、伝導度制御等を行った。まず、フォトルミネッセンス(PL)法によりIn_2Se_3多結晶薄膜の光学的特性の評価を行った。基板温度500℃、VI/III比4で作製したα相をほとんど含まないγ-In_2Se_3多結晶薄膜の5.7KにおけるPLスペクトルを測定したところ、波長860nm付近および940nm付近をピークとするブロードな発光が観測された。これらの発光の起源を検討するために、測定温度依存性を検討した。860nm付近のピークの活性化エネルギーを見積もったところ、91.6meVとなった。また、940nm付近のピークについては2つの活性化エネルギーがあるとすると温度依存性がうまくフィッティングでき、活性化エネルギーを見積もったところ、5.31meV、35.0meVとなった。また、真空蒸着法によりCuをドープしたZnTe多結晶薄膜の作製を試みた。900℃〜960℃でCuドーピングした膜の表面は平坦であるが、1000℃では表面が荒れてしまうことがわかった。Cuの加熱温度を1000℃まであげるとCuが過剰にドープされ、ZnTe以外の物質Cu_4Te_3、Cu_<1.50>Zn_<0.3>Te、Cu_2Teが形成されることがわかった。また、Cuの加熱温度を変化させることにより導電率を制御でき、960℃で約10^<-2>S/cmと低抵抗な薄膜が得られた。

γ-In_2Se_3具有缺陷纤锌矿结构，是一种禁带宽度为1.9 eV的直接跃迁半导体，适合作为叠层太阳能电池的顶部电池材料。在本研究中，我们控制并评估了In_2Se_3多晶薄膜的结构。此外，为了原型化In_2Se_3多晶薄膜太阳能电池，我们提出了p-ZnTe作为p型层，并优化了ZnTe多晶薄膜的沉积条件并控制了电导率。首先，采用光致发光（PL）方法评估了In_2Se_3多晶薄膜的光学性能。当我们测量基板温度为 500°C、VI/III 比为 4 时制备的几乎不含 α 相的 γ-In_2Se_3 多晶薄膜在 5.7K 下的 PL 光谱时，我们发现宽的发光波长在波长处达到峰值观察到的波长为 860 nm 左右和 940 nm 左右。为了研究这些发光的起源，我们研究了测量温度的依赖性。 860 nm 附近峰的活化能估计为 91.6 meV。此外，假设940 nm附近的峰有两个活化能，成功拟合了温度依赖性，活化能估计为5.31 meV和35.0 meV。我们还尝试使用真空蒸发方法制备Cu掺杂ZnTe多晶薄膜。发现在900℃至960℃下掺杂Cu的薄膜表面是平坦的，但在1000℃下表面变得粗糙。结果发现，当Cu的加热温度升至1000℃时，Cu被过度掺杂，形成了除ZnTe以外的物质，如Cu_4Te_3、Cu_<1.50>Zn_<0.3>Te、Cu_2Te等。此外，可以通过改变Cu的加热温度来控制电导率，并且获得了在960℃下具有约10 ^ -2 S/cm的低电阻的薄膜。