塩基性浴からのフォトアシストCdTe電析薄膜の太陽電池への応用

基本浴光辅助 CdTe 沉积薄膜在太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
13750758
负责人：
邑瀬邦明
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者は太陽電池材料として期待されているCdTe半導体の低コスト成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電析浴としてアンモニアを含有する塩基性浴を開発し、電析時にカソード表面に可視光を照射することで電析速度が向上する光アシスト電析によってCdTe層を成膜している。昨年度の研究により、as-depositedのCdTe薄膜の問題点として、比抵抗が10^8Ωcmと非常に高いことが明らかとなった。そこで本年度は、(1)熱処理および(2)電気化学ドーピングによって、薄膜の低抵抗化を試みた。その結果、温度300℃、アルゴン雰囲気の熱処理によって比抵抗を2×10^4Ωcmと、熱処理前に比して4桁低下させることに成功した。このとき、キャリアタイプはp型を保っていることをHall測定によって確認した。CdTeの結晶粒は、温度300℃の熱処理によって2倍に、温度400℃の熱処理によって6倍にそれぞれ成長することが、X線回折の半値幅から明らかになった。また、電気化学ドーピングでは、CdTe化合物は析出するが単体Cuが析出しない電位領域に電析電位を制御することで、テルルとの相互作用を利用して微量のCuをCdTe結晶中に取り込ませることが可能であることがわかった。濃度1.0ppmの銅イオンを含む浴から電析電位-0.4Vvs.SHEで得られた電析CdTe薄膜は、銅イオンを添加せずに得られたCdTe薄膜に比べ、比抵抗が約3桁減少し、かつ、Hall効果によってキャリアタイプがp型であると判別された。さらに、電解浴に硫酸ナトリウムを添加し、ナトリウムイオンをドーピングすることも検討し、比抵抗の低下を確認した。

主要研究人员一直在研究电沉积作为 CdTe 半导体的低成本成膜技术，有望用作太阳能电池材料。在这里，我们开发了一种含氨的碱性浴作为电沉积浴，以取代对Te(IV)物种溶解度较低的酸性硫酸浴，并通过在电沉积过程中用可见光照射阴极表面来提高电沉积速率。通过光辅助电沉积来沉积层。去年的研究表明，沉积态CdTe薄膜的一个问题是其电阻率极高，达到10^8Ωcm。因此，今年，我们尝试通过（1）热处理和（2）电化学掺杂来降低薄膜的电阻。结果，通过在氩气气氛中进行300℃的热处理，我们成功地将电阻率降低至2×10^4Ωcm，与热处理前相比，降低了四位数。此时，通过霍尔测量确认载流子类型仍为p型。由X射线衍射的半峰宽可知，CdTe晶粒在300℃下热处理时生长为2倍，在400℃下热处理时为6倍。另外，在电化学掺杂中，通过将沉积电势控制在析出CdTe化合物但不析出单一Cu的电势范围，可以利用与碲的相互作用将少量Cu掺入CdTe晶体中。发现是可能的。从含有浓度为 1.0 ppm 的铜离子的浴中在 -0.4 V vs. SHE 的沉积电势下获得的沉积 CdTe 薄膜的电阻率比不含铜离子的浴获得的电阻率低大约三个数量级。此外，由于霍尔效应，载流子类型被确定为p型。此外，我们还研究了在电解槽中添加硫酸钠以掺杂钠离子，并确认了比电阻的降低。