Departmental Bulletin Paper CZTSナノ粒子の液相合成と太陽電池への適用
CZTS ナノ リュウシ ノ エキソウ ゴウセイ ト タイヨウ デンチ エノ テキヨウ
Synthesis of CZTS nano particles in liquid system and its application for solar cells

森, 康維  ,  平井, 暁人  ,  岡本, 耕太郎  ,  山本, 琢真  ,  土屋, 活美  ,  モリ, ヤスシゲ  ,  ヒライ, アキト  ,  オカオト, コウタロウ  ,  ヤマモト, タクマ  ,  ツチヤ, カツミ  ,  Mori, Yasushige  ,  Hirai, Akito  ,  Okamoto, Kotaro  ,  Yamamoto, Takuma  ,  Tsuchiya, Katsumi

58 ( 1 )  , pp.25 - 30 , 2017-04-30 , 同志社大学ハリス理化学研究所 , Transcription:ドウシシャ ダイガク ハリス リカガク ケンキュウジョ , Alternative:Harris Science Research Institute of Doshisha University
ISSN:21895937
NCID:AA12716107
Description
次世代太陽電池としてCZTSなどの半導体ナノ粒子を基本とした溶液プロセスで作製される装置が注目されている。CZTSは直接遷移型の光吸収率の高いp型半導体で,地球上に多く存在し毒性の低い物質から作製される。本研究では,CZTSナノ粒子を用いてカドミウムを使用しないCZTS/PCBMヘテロ接合型の有機/無機ハイブリッド型太陽電池を作製した。CZTSナノ粒子は水熱合成法の一つであるホットインジェクション法で合成した。CZTSナノ粒子の特性は,X線回折,透過型電子顕微鏡,紫外可視分光計,ラマン分光計で調べた。CZTS吸収層は,CZTSナノ粒子を用いてスピンコート法で作製し,強力なアルキル化剤を用いて表面配位子を除去した。PCBM層はその上にスピンコート法で塗布した。作製条件(CZTS層の数,PCBM濃度,バッファーレイヤーの構造など)の太陽電池の光電変換効率への影響を調べた。最良の電池は,ITO/PEDOT:PSS/CZTS/PCBM/Alの組み合わせで,電流値0.708 mA/cm^2,電圧0.561 V,フィルファクター39.9%で,光電変換効率が0.16%であった。
The solution-processed photovoltaic device based on semiconductor nanoparticles (NPs) such as Cu_2ZnSnS_4 (CZTS) has recently attracted much attention for use in next-generation solar cells. CZTS, a p-type semiconductor with direct band gap and high absorption, contains only low-toxicity elements that are abundant on Earth: this material is one of the most promising materials for use in solar cell. In this study, a cadmium-free CZTS/[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) heterojunction solar cell has been prepared using CZTS NPs. The CZTS NPs were synthesized by hot injection method that is one of the solvothermal syntheses. The characterization of CZTS NPs was performed by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, UV-Visible absorption and Raman spectroscopy. The CZTS absorber layers were formed by spin-coating using CZTS NPs and then removed a surface coordinating agent by the strong alkylating agent (C_2H_5)_3OBF_4. The PCBM layer was then deposited on it by spin-coating method. The influence of the preparation conditions (the number of CZTS layers, concentration of PCBM, structure of buffer layer) on the power conversion efficiency (PCE) of the solar cell was studied. The best device concept, ITO/PEDOT:PSS/CZTS/PCBM/Al,showed [J]sc of 0.708 mA/cm^2, [V]oc of 0.561 V, File factor of 39.9% and PCE of 0.16%.
内容記述中の^2は上付き文字、_2 _3 _4 _5は下付き文字、[J] [V]は斜体文字
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