特集

学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 22

The 6th World Conference on
Photovoltaic Energy
Conversion に参加して

3．実験方法Mo を成膜した soda lime glass（SLG）上に 3 種類の犠牲層を用いた（1 : Mo の硫化，2 : Mo の酸平化，Mo 上 に NaF 成 膜）．Cu-deficiency CIGSuf 膜

Shohei NAKANO（Cu/（In＋Ga）＝0.8, Ga/（In＋Ga）＝0.2）を犠牲層上2014 年度修了に 3 段階蒸着により作製した．次に吸収層を反転さ中電子情報学専攻修士課程

野翔せるためにリフトオフ法を適用した．Mo 層を裏面

1．はじめに電極として CIGSuf 膜上に堆積し，エポキシ接着剤

私 は，2014 年 の 11 月 23 日 か ら 11 月 27 日 の 5を使用して別の SLG 基板をその上部の Mo 層に接日間，京都で開催された The 6th World Conference

着した．最後に，CIGSuf/犠牲層界面の剥離によりon Photovoltaic Energy Conversion（WCPEC-6）に参元の基板から SLG/接着剤/Mo/CIGSuf 構造になるよ加しました．この学会で私は「Wide band gap Cu

うにスタックを剥がした．その構造上に CdS のバ（In,Ga）S 2 solar cells with the junction prepared on theッファー層と i-ZnO/ZnO : Al 窓層を堆積することでrear surface of the 3-stage Cu-deficiency absorber

太陽電池を作製した．電極を得るために，シャドウfilms」という題目でポスター発表を行いました．

マスクを介して Ni/ Al を蒸着した．
lift-off 法前の Cu-deficiency CIGSuf 膜を調べるた

2．研究背景めに斜入射 X 線回折（GIXRD）測定を行った．引

Cu（In,Ga）S2（CIGSuf）固 溶 体 は Ga/In 比 比 率 にき 剥 が し 前 後 の CIGSuf 膜 を 走 査 型 電 子 顕 微 鏡

応じて 1.5 から 2.43 eV のバンドギャップを持つこ（SEM）で観察し，波長分散形 X 線分光器（WDS）とができる．そのため，タンデム構造のトップセルを用いて吸収体の組成を推定した．太陽電池特性をに CIGSuf 吸 収 層 を 用 い る．Cu-deficiency CIGSuf

25℃ でシミュレーションされたエアマス 1.5 照度で吸収層から高効率の太陽電池を得ることが困難であ

波長依存外部量子効率（EQE）と電流密度−電圧ることはよく知られている．その理由の一つは，n（J-V）曲線を測定することによって調べた．

型の Cu（In,Ga）5S8 との二相の偏析であり，Cu/In 比がわずかに 1 を超えるときでさえ存在するためであ4．結果および考察

る．第二の理由は，Cu-poor 膜が低キャリア密度でGIXRD による lift-off 前 CIGSuf 薄膜の X 線入射

あ る た め で あ る．3 段 階 同 時 蒸 着 に よ る Cu-

角度に対する Cu（In,Ga）5S8（440）/CIGSuf（112）とdeficiency 膜 は 2 段 階目 で Cu-excess に 3 段 階 後 でCIGSuf（204）/CIGSuf（112）強度比を図 1 に示す．

Cu-deficiency に達する．したがって，ある程度までX 線入射角度が大きくなるにつれて Cu（In,Ga）5S8

膜の下の部分で Cu-excess の有益な効果（単相，大（440）/CIGSuf（112）強度比が小さくなっているこきな粒径，高キャリア密度）が保っていると考えらとがわかった．このことから，表面近くで Cu（In,れる．Cu-deficiency 膜の表面よりも裏面に接合を置Ga）5S8 の偏析を確認できた．GIXRD では，Cu/（Inくことによって良好な太陽電池を達成することがで＋Ga）≧0.90 の膜では Cu（In,Ga）5S8 のピークは観察きると考えられる．

できなかったが，TEM では，Cu/（In＋Ga）＜1.00 の本研 究 で は，3 段 階 蒸 着 法 に よ り Cu-deficiency
CIGSuf 薄膜を作製し，lift-off 法を用いて太陽電池を作製し，評価した．

膜で Cu（In,Ga）5S8 結晶を観察できた．
図 2 に示すように 3 段階の蒸着時間から算出した全体の Cu/（In＋Ga）比は WDS による Cu/（In＋Ga）― S-23 ―Fig. 1 Cu（ In, Ga ）5 S 8 （440 ）/Cu（In, Ga ）S 2（112）and Cu（In,Ga）S 2（204）/Cu（In,Ga）S 2（112）intensity ratio by GIXRD as a function ofX-ray incidence angle of Cu（In,Ga）S 2 fikms（Cu（In＋Ga）/＝0.81）before lift-off process.

Fig. 3 Efficiencies of CIGSuf solar cells prepared on SLG and polyimide substrate using
lift-off process as a function of Ga/（In＋Ga）
ratio estimated by WDS on the upper surface.
から容易に説明できる．
吸収層を反転させて作製した Cu-poor CIGSuf 太陽電池の変換効率は 2.3％（Cu/（In＋Ga）＝0.96）を得られた．ポリイミド基板を用いたとき，効率の大幅な悪化を観察できなかった．

Fig. 2 Cu/（In＋Ga）and Ga/（In＋Ga）ratio estimated by wavelength dispersive X-ray spectrometry（WDS）on upper surface and rear surface as a function of calculated Cu/（In＋Ga）ratio by 3-stage evaporating time.

5．結論
本研究では，lift-off 法を用いて 3 段階蒸着法により Cu-deficiency Cu（In,Ga）S2 薄膜を作製し，太陽電池を作製した．lift-off 法を用いて作製した太陽電池比と共に減少した．一方，lift-off 後の Cu/（In＋Ga）の変換効率は 2.3％ を得られた．1.71 eV 以上のバ比は一定（0.99）であった．

ンドギャップは WDS 表側の組成から計算した値よ

このことから（In＋Ga）-excess が上面に偏析したCu（In,Ga）5S8 相が存在する層に取り込まれることを示唆する．

りもはるかに高かった．

6．おわりにWDS に よ る 上 面 の Ga/（In＋Ga）比 が 0.10 か ら

今回のポスターセッションは，研究でのアトバイ0.13（バンドギャップ 1.60〜1.62 eV）の範囲内であスを頂き非常に有意義な発表となりました．この経っ た．裏 面 の Ga/（In＋Ga）比 は，0.18 か ら 0.24

験を今後の研究活動に活かしたいと考えておりま（バン ド ギ ャ ッ プ 1.67〜1.72 eV）の 範 囲 内 で あ っす．最後に，学会参加に際してご指導賜りました海

た．EQE では 1.71−1.75 eV のバンドギャップであ川龍治教授および研究室の方々に深く御礼申し上げった．上側は裏側よりもはるかにバンドギャップがます．

高い．これは，3 段階蒸着膜の Ga/（In＋Ga）の傾き― S-24 ―