VopJop

Jsc, F.F.が小さい．⇒原因: 窓層と下部電極の短絡, 大きい直列抵抗

【課題】・硫化条件の最適化(窓層と下部電極の短絡を低減)・低抵抗率窓層の作製(直列抵抗の減少)

非真空プロセスによる超低コスト環境調和型薄膜太陽電池の作製

長岡技術科学大学 電気系森竹 典子, 福井 雄貴, 田中 久仁彦, 打木 久雄

温泉

S

Cu, Zn, Sn

薄膜太陽電池

スピンコートと乾燥 硫化

SLG基板

Mo電極

CZTS光吸収層界面層

CdS ZnO:Al窓層

Al電極

非真空下での太陽電池作製

主流：CuInxGa1-xSe2 (CIGS) 系

○ すぐれた光学特性×貴重，高価，有毒

本研究：Cu2ZnSnS4 (CZTS) 系

○すぐれた光学特性○豊富，安価，無毒

作製方法

分析結果

溶媒：2-メトキシエタノール安定剤：モノエタノールアミン

金属源：酢酸銅，酢酸亜鉛，塩化スズ

○ 低コスト化○ プロセスの簡略化

ZnO:Al窓層⇒ゾルゲル法CdS界面層⇒CBD法CZTS光吸収層⇒ゾルゲル・硫化法

本研究室開発

全半導体層を非真空下で堆積

2. 非真空下でのCZTS薄膜作製 －ゾルゲル・硫化法－

3. 太陽電池の作製と特性

作製方法

⇒ゾルゲル法

⇒CBD法

⇒ゾルゲル･硫化法

太陽電池特性

ZnO:Al 窓層

CdS 界面層

CZTS 光吸収層

① 銅，亜鉛，スズを含む原料溶液作製

② 基板に溶液塗布と乾燥を繰り返す

③ 硫化水素雰囲気で加熱処理

XRD：CZTSのピークを観測EPMA：ほぼ化学量論比組成( h )2プロット：直接遷移型半導体，Eg≈1.51 eV

溶液原料

1. 背景

環境にやさしい太陽電池を安く簡単に作る

光吸収層材料Cu2ZnSnS4

照射光：AM 1.5, 100 mW/cm2

J-V 測定結果

(1) 小長井 誠 編著，薄膜太陽電池の基礎と応用 -環境にやさしい太陽光発電の新しい展開-，オーム社

本研究 多結晶Si(1)

1.6

554

6.7

43

17

610

36

78

変換効率 (%)

開放電圧Voc(mV)

短絡電流密度Jsc(mA/cm2)

曲線因子 F.F. (%)

一般的な太陽電池との特性比較

変換効率の算出方法

単位面積当りの入射パワー=

VocJscF.F.×100(%)

F.F.= VocJsc

0 100 200 300 400 500 6000

2.0

4.0

6.0

8.0

Cur

rent

den

sity

(mA

/cm

2 )

Voltage (mV)

Jsc

Voc

最大電力 Pmax

Vop

Jop

ゾルゲル溶液 プリカーサ CZTS薄膜