CdTe化合物半導体のフォトアシスト電析の機構解明とパターンニング技術への展開

CdTe化合物半导体光辅助电沉积机理的阐明及图案化技术的发展

基本信息

批准号：
17760593
负责人：
邑瀬邦明
金额：
$ 2.24万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
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フォトアシスト電析によってCdTe層を製膜している。昨年度の研究において、本研究の目的の一つである電析機構解明に関し、フォトアシスト効果が電析CdTe膜の特性に因るものではなく、電解浴/電極界面の表面反応に起因することが明らかとなった。そこで本年度は、得られたCdTe薄膜を用いて実際に太陽電池を作製し、その特性を、従来法(酸性水溶液からの電析CdTeを使用した場合)と比較評価した。ITO/SnO2からなる透明導電性基板上に、まずCdS層を既存の化学浴析出法によって製膜し、ついで、電析法でCdTeを積層させた。これにさらに背面電極としてAu層を製膜し、太陽電池セルとした。太陽電池特性の評価には、既存のソーラーシミュレータおよびポテンショスタットを使用した。(1)CdS層の膜厚および熱処理、(2)CdTe製膜後の塩化カドミウム処理、および(3)塩化カドミウム処理後の熱処理、の各条件を統一して太陽電池特性を比較したところ、従来法に比べて本研究のフォトアシスト製膜法で得られたCdTe膜を使用した太陽電池のほうが、開回路起電力、短絡電流、および変換効率特性がいずれも向上していることが明らかとなった。本研究で作製した太陽電池で最も特性が良好であったセルは、開回路起電力0.27V、短絡電流17.1mA cm-2、最大変換効率は1.8%であった。従来法(酸性浴)を用いて同じ性状のセルを作製したところ、その特性は開回路起電力0.26V、短絡電流2.68mA cm-2、最大変換効率0.19%であった。

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。在去年的研究中，我们发现光辅助效应不是由于沉积的CdTe薄膜的特性引起的，而是由于电解槽/电极界面处的表面反应引起的，关于电沉积机理的阐明，这是一种这项研究的目的已经很明确了。因此，今年，我们使用获得的CdTe薄膜实际制作了太阳能电池，并通过与传统方法（使用从酸性水溶液中沉积的CdTe）进行比较来评估其特性。首先，使用现有的化学浴沉积方法在由ITO/SnO2制成的透明导电基板上形成CdS层，然后使用电沉积方法沉积CdTe。在其上进一步形成Au层作为背面电极以形成太阳能电池。使用现有的太阳能模拟器和恒电位仪来评估太阳能电池的特性。当在以下条件下比较太阳能电池的特性时：（1）CdS层厚度和热处理，（2）CdTe膜形成后的氯化镉处理，以及（3）氯化镉处理后的热处理，传统上可以清楚地看出，使用本研究的光辅助成膜方法获得的CdTe薄膜的太阳能电池的电路电动势、短路电流和转换效率特性均优于使用光辅助成膜方法获得的太阳能电池。塔。本研究制作的太阳能电池性能最佳，开路电动势为0.27V，短路电流为17.1mA cm-2，最大转换效率为1.8%。采用常规方法（酸浴）制作相同性能的电池时，其开路电动势为0.26V，短路电流为2.68mA cm-2，最大转换效率为0.19%。