新奇中間バンド構造を導入した超高効率ＣＺＴＳ薄膜太陽電池に関する研究

新型中能带结构超高效率CZTS薄膜太阳能电池研究

基本信息

批准号：
15F15058
负责人：
池田茂
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Konan University (2016)Osaka University (2015)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽電池の超低コスト化・超高効率創エネルギーを実現するには、簡便なプロセスを用いて、既存技術による性能を大きく凌駕する革新的技術を開発することが不可欠である。本研究では、電気めっきやスプレー製膜などの非真空ケミカルプロセスによる化合物薄膜太陽電池の作製技術を用いて、水と油のように混じり合わない複数の化合物や物質を混合することで生じるスピノーダル・ナノ分解による次元性制御を積極的に利用した①電子と正孔のナノスケールでの高速分離が可能なタイプⅡの半導体ナノ構造および、②通常は透過して損失してしまう近赤外光を２光子励起により有効に利用する浮遊バンド構造を、レアメタルフリー化合物薄膜系太陽電池であるCu2ZnSn(S,Se)4（CZTS）で創成して、「作れる、使える量子効果超高効率太陽電池」を実現することを目的とする。受入研究者である池田が評価、Jiang氏が材料合成・作製を担当した。具体的には、薄膜の物性評価と太陽電池デバイスの特性解析が池田の担当、Jiang氏は薄膜及びデバイスの作製、構造の評価等を担当である。28年度は、の一つであるCu2ZnSnS4母体相のさらなる品質向上およびスピノーダル・ナノ分解現象の実証を目指して、各種金属のポストドーピング（成膜されたCu2ZnSnS4薄膜に各種金属エンを含む溶液を塗布し、熱拡散によってドーピングすること）を試みた。薄膜品質向上やスピノーダル・ナノ分解に関して十分な根拠となる結果は得られなかったが、表面積層したIn2S3膜を使って熱処理を行った試料において、良好なpn接合（In2S3-Cu2ZnSnS4ヘテロ接合）が形成されることを見出した。これをベースしたデバイスでは、7%近い太陽エネルギー変換効率が得られた。この値は従来ヘテロ接合形成に用いられるCdSを使わなCu2ZnSnS4薄膜太陽電池では、もっとも高い効率である。

为了实现太阳能电池的超低成本和超高效率的能源创造，必须使用简单的过程来开发远远超过现有技术的性能的创新技术。 This research aims to create a "uniformly highly efficient quantum-effect solar cell that can be produced and used by using non-vacuum chemical processes such as electroplating and spray film formation, using Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS), a rare metal-free compound thin film solar cell, actively utilizing the dimensionality control by spinodal nanodecomposition caused by mixing multiple compounds and materials that do没有像水和油一样混合在一起，有效地利用了近红外的光线激发通常会传播和丢失的近红外光线，而Ikeda是一名主机研究人员。胶片和设备以及对2016财年的结构的评估，我们尝试在各种金属后掺杂（涂有含有各种金属的溶液，以膜形成的Cu2ZNSNS4薄膜和热扩散掺杂），目的是进一步改善Cu2Znsns4 Matrix and and Non and Non是一个，该方法，该方法是一部分。现象。尽管没有获得足够的结果来提高薄膜或旋转纳米降解的质量，但发现在使用2S3膜中表面层压板进行热处理的样品中，在样品中形成了良好的PN连接（IN2S3-CU2ZNSNS4杂音）。该基于的设备达到了太阳能转化效率近7％。该值是使用CD的CU2ZNSNS4薄膜太阳能电池中最高的效率，该太阳能电池通常用于异质结的形成。