塩基性水溶液からのフォトアシスト高速電析CdTe薄膜を用いた太陽電池の高効率化

利用碱性水溶液光辅助快速沉积 CdTe 薄膜提高太阳能电池的效率

基本信息

批准号：
15760548
负责人：
邑瀬邦明
金额：
$ 2.37万
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：
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

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カソード電析法を研究してきた。ここでは、Te(IV)イオン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。これまでの研究から、as-depositedのCdTe薄膜の問題点として、比抵抗が10^8Ωcmと非常に高く、結晶粒径が小さいことがその原因とわかった。そこで本年度は、錯形成能が大きいジエチレントリアミン(dien)を配位子として用い、Cd(II)/Te(IV)濃度比を大きくすることで、結晶性の高いCdTe薄膜を得ることを試みた。その結果、Cd(II)濃度を一定にした場合、浴中のTe(IV)濃度が低くなるほど結晶粒径の大きなCdTe薄膜が得られることがわかった。また、一定のpHの浴では、浴中のCd(II)濃度が高いほど、得られるCdTeの結晶粒が大きくなった。さらに、浴の攪拌速度の影響について調べたところ、攪拌速度が小さいほうがCdTe電析の電流効率が高いことが明らかになった。攪拌速度が小さいとカソード表面の拡散層が増大する。その結果、副反応の原因となる6価のテルル種や溶存酸素のカソード表面への物質輸送が低減され、電流効率が向上したと考えられる。電析電位の依存性についても調べたところ、電位-0.50Vでの電析物が最も高い結晶粒径となった。また、これと平行して、オートクレープを用いたより高い浴温での電解によりCdTe薄膜や、CdTeに対してドーパントとして作用する塩化物イオンが、フォトアシスト電析挙動および得られる電析物に与える影響に関しても調べた。

主要研究人员一直在研究阴极沉积作为 CdTe 半导体的低成本沉积技术，预计将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Te(IV)离子物种溶解度较低的酸性硫酸浴，并且在电沉积过程中用可见光照射阴极表面，电沉积速率为通过先进的光辅助电沉积来沉积 CdTe 层。先前的研究表明，沉积态CdTe薄膜的问题是电阻率极高，达到10^8Ωcm，其原因是晶粒尺寸较小。因此，今年，我们尝试通过使用具有高络合物形成能力的二亚乙基三胺（dien）作为配体并提高Cd（II）/Te（IV）浓度比来获得高度结晶的CdTe薄膜。结果发现，当Cd(II)浓度保持恒定时，随着浴中Te(IV)浓度的降低，可以获得具有较大晶粒尺寸的CdTe薄膜。此外，在pH值恒定的浴中，浴中Cd(II)浓度越高，所得CdTe晶粒越大。此外，我们研究了镀液搅拌速度的影响，发现搅拌速度越低，CdTe电沉积的电流效率越高。当搅拌速度较低时，阴极表面的扩散层增加。结果，认为引起副反应的六价碲物质和溶解氧向阴极表面的质量传输减少，从而提高了电流效率。当还研究对沉积电位的依赖性时，电位为-0.50V的沉积物具有最大的晶粒尺寸。同时，使用高压釜在较高浴温下进行电解会产生 CdTe 薄膜，并且作为 CdTe 掺杂剂的氯离子会影响光辅助电沉积行为以及由此产生的沉积物。