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具有缺陷的Wurtzite结构是一种直接过渡型半导体，禁止带宽度为1.9 eV，并且适合作为串联太阳能电池中顶部电池的材料。在这项研究中，对IN_2SE_3多晶薄膜的结构进行了控制和评估。此外，为了创建原型IN_2SE_3多晶薄膜太阳能电池，提出了P-Znte作为P型层，并优化了Znte Polycrystalline薄膜的膜形成条件，进行了电导率控制，等等。首先，通过光致发光（PL）方法评估IN_2SE_3多晶薄膜的光学性质。当在500°C下制造的γ-IN_2SE_3多晶薄膜下的PL光谱在500°C和4的基板温度下制成的γ-IN_2SE_3多晶薄膜时，测量了4个薄膜，而VI/III的比率为4，则观察到在860 nm和940 nm左右的较大发射峰值。为了研究这些发光的起源，研究了测得的温度的温度依赖性。当估计860 nm左右的峰的激活能量为91.6 meV。此外，如果峰值在940nm左右有两个激活能，则可以正确拟合温度依赖性，当我们估计激活能量时，它们为5.31 MeV和35.0 MeV。此外，我们试图通过真空蒸发掺杂Cu的Znte多晶薄膜。尽管在900°C至960°C下的Cu掺杂膜的表面是平坦的，但发现表面会在1000°C下变得粗糙。发现当Cu的加热温度升高到1000°C时，Cu过度掺杂，并且形成了Znte以外的其他材料Cu_4Te_3，Cu_ <1.50> Zn_ <0.3> TE和CU_2TE形成。此外，可以通过改变Cu的加热温度来控制电导率，并且在960°C下获得了低电阻约为10^<-2> s/cm的薄膜。