まとめ

第4章をまとめると以下のようになる。

本章では Cdフリーバッファ層の研究開発のために、紫外光励起による時間分解 PLを用い て、CIGS膜の改質された表面やバッファ層とCIGS膜の界面における少数キャリアの再結合の 評価を行った。

まず、CIGS表面層を改質しSeをSに置換（硫化）した場合のPL寿命を測定し、表面硫 Anneal temperature（℃）

Efficiency (%)

0 100 200 300 0

2 4 6 8 10

Anneal temperature (℃) Jsc (mA/cm2 )

0 100 200 300 0

10 20 30

Voc (V)

Anneal temperature（℃）

0 100 200 300 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

FF

Anneal temperature（℃）

0 100 200 300 0.0

0.2 0.4 0.6

図4.13 Zn1-xMgxO/CIGS 薄膜太陽電池のセル特性とアニール温度の関係

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化によるキャリアの再結合の影響を調べた。測定したas-grownと表面硫化した試料のPL寿 命から、Sを含有する溶液による硫化は表面再結合を低減し、PL寿命の向上に効果があるこ とがわかった。CIGSより価電子帯レベルが低いCu（In,Ga）S2層が形成され、正孔（ホール）に 対する障壁（ホールバリア）の効果により、励起されたキャリアが表面再結合せずに輻射再結合 で発光する割合が増えたこと示している。

太陽電池セルの結果から、CIGS 表面層を硫化することで特性が向上していることが確認さ れた。これは CIGSの表面を改質することで CIGS/CdS のヘテロ界面での再結合が抑制され たためと考えられる。

さらに、Cdフリーバッファ層として Zn1-xMgxO膜を用いて、Zn1-xMgxO/CIGS界面の形成に よるダメージとアニールによる回復を紫外光励起による時間分解PLのPL寿命測定によって評 価を行った。Zn1-xMgxO/CIGS 界面は形成時にはダメージによる影響で CIGS 膜とほぼ同じ 程度PL寿命しかないが、250℃程度のアニールを行うことにより、CdS/CIGS界面と近い、PL 寿命まで回復する。これは Zn1-xMgxO 膜形成時のスパッタリング等によるダメージがアニールに よって回復し、非発光再結合中心（界面欠陥）が低減したことを示している。また、この結果は 太陽電池形成後のアニールによるセル特性の結果と一致している。

さらに、紫外光励起による時間分解 PLはセル化によるデバイス評価まで行うことなく、バッファ 層のCIGS膜との界面の表面再結合の評価に有効な方法であることがわかった。

参考文献

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