今後の展望

CIGS 薄膜太陽電池は太陽電池の大量普及に必要な「高効率」「低コスト」「劣化しない」

の3条件を満たしている。今回確立したCIGS薄膜及びCIGS薄膜とバッファ層で形成された pn 接合界面の再結合欠陥を時間分解 PLで評価する技術は、デバイス化（セル化）せずとも プロセスへのフィードバック可能なために、CIGS薄膜の高品質化による太陽電池の特性向上と バッファ層のCdフリー化の開発をさらに加速することに貢献できる技術である。

また、酸化物 TFT は優れた電気特性と可視透明性に加えて、大面積化に対応できる既存 の量産装置との適合性も高い。本研究で対象とした光照射による酸化物 TFT の光リーク電 流と光信頼性の評価技術により、通常の TFT 特性では評価することができなかった、深い準 位や価電子帯近傍の欠陥準位の情報を得ることが可能になった。また、酸素に起因する製膜 条件を制御することにより、深い準位や価電子帯近傍欠陥が制御できることがわかった。今回

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の結果により、酸化物 TFT の応用が現在よりも移動度が高く、また安定性が求められる高精 細液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELディスプレイ(OLED)、フレキシブルディスプレイなどの次世 代ディスプレイに対してさらに進むと思われる。

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業績一覧

学術論文

1) S.Shimakawa, K.Kitani, S.Hayashi, T.Satoh, Y.Hashimoto, Y.Takahashi and T.Negami,

“Characterization of Cu(In,Ga)Se2 thin films by time-resolved photoluminescence”,Physica staues solidi(a),203,No.11(2006)pp. 2630-2633 2) S.Shimakawa, Y.Hashimoto, S.Hayashi, T.Satoh and T.Negami,

“Annealing effects on Zn1-xMgxO/CIGS interface characterized by ultraviolet light exited time resolved photoluminescence”, Solar Energy Materials &

Solar cells ., 92(2008)pp. 1086-1090

3) S.Shimakawa, Y.Kamada, T.Kawaharamura, D.Wang, C.Li, S.Fujita, T.Hirao, and M.Furuta,

“Photo-leakage current of TFTs with ZnO channels formed at various oxygen partial pressures under visible light irradiation”,Japanese Journal of Applied Physics., 51(2012)03CB04

4) S.Shimakawa, D.Wang, and M.Furuta,

” Photo Induced Negative Bias Instability of Zinc Oxide Thin-Film Transistors” ,Japanese Journal of Applied Physics., 51(2012)108003.

学会発表

1) S.Shimakawa, K.Kitani, S.Hayashi, T.Satoh, Y.Hashimoto, Y.Takahashi and T.Negami,

“Characterization of Cu(In,Ga)Se2 thin films by time-resolved photoluminescence” ,15th International Conference Ternary and Multinary Compounds.(2006.3)(Kyoto, Japan) [Poster presentation]

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2) S.Shimakawa, Y.Kamada, T.Kawaharamura, D.Wang, C.Li, S.Fujita, T.Hirao, and M.Furuta,

“Photo-Leakage Current and Hysteresis of the ZnO TFTs under Visible Light Irradiation” ,18th international Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices, (2011) (Kyoto, Japan) [Oral presentation]

3) S.Shimakawa, D.Wang, and M.Furuta,

“Photo-induced Bias Instability of Zinc Oxide Thin-Film Transistors”,8th International Thin-Film Transistor Conference (Lisbon, Portugal, from 30 to 31 January 2012) [Poster presentation]

共著論文

1) T.Negami, T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Nishiwaki, S.Shimakawa and S.Hayashi,

”Large-area CIGS absorbers prepared by physical vapor deposition”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 67(2001)pp. 1-9

2) T.Satoh, S.Hayashi, S.Nishiwaki, S.Shimakawa, Y.Hashimoto, T.Negami and T.Uenoyama,

”Fabrication of Cu(In,Ga)Se2 by in-line evaporation composition

monitoring method using heat radiation” ,Solar Energy Materials and Solar Cells, 67(2001)pp. 203-207

3) S.Nishiwaki, T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Shimakawa, S.Hayashi, T.Negami and T.Wada,

”Preparation of Cu(In,Ga)Se2 thin films from Cu-Se/In-Ga-Se precursors for high-efficiency solar cells” ,Solar Energy Materials and Solar Cells, 67(2001)pp. 217-223

4) T.Negami, T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Shimakawa, S.Hayashi, M.Muro, H.Inoue and M.Kitagawa,

”Production technology for CIGS thin film solar cells” Thin Solid Films., 403-404(2002)pp. 197-203

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5) S.Nishiwaki, T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Shimakawa, S.Hayashi, T.Negami and T.Wada,

”Preparation of Zn doped Cu(In,Ga)Se2 thin films by physical vapor deposition for solar cells”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 77(2003)pp. 65-71

6) T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Shimakawa, S.Hayashi and T.Negami,

“Cu(In,Ga)Se2 solar cells on stainless steel substrates covered with insulating layers”, Solar Energy Materials and Solar Cells., 75(2003)pp.

65-71

7) T.Satoh, Y.Hashimoto, S.Shimakawa and T.Negami,

”Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells on Flexible Stainless-Steel Foils”, Solid State Phenomena, 93(Polycrystalline Semiconductors Ⅶ)(2003)pp. 127-132 8) Y. Kamada, M. Furuta, T. Hiramatsu, T. Kawaharamura, D. Wang,

S.Shimakawa, C. Li, S. Fujitaa, and T. Hirao,

“Study on oxygen source and its effect on film properties of ZnO deposited by radio frequency magnetron sputtering”, Applied Surface Science,258, Issue 2,(2011)pp 695-699

9) M. Furuta, Y. Kamada, M. Kimura, S.Shimakawa,T. Kawaharamura, D.Wang, C. Li, S. Fujita, and T. Hirao,

“Photocurrent and Persistent Photoconductivity in Zinc Oxide Thin-Film Transistors under UV-light Irradiation”, Japanese Journal of Applied Physics., 50 (2011) 110204

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謝辞

本研究は筆者がパナソニック株式会社本社R＆D部門に在籍時の1998年〜2006年の 間に行ったCIGS薄膜太陽電池の研究開発と、2011年4月から2013年3月の博士後期 課程在学中に行った酸化物薄膜トランジスタの研究をまとめたものです。多くの方々の御指導、

御協力を賜りました。ここに深く感謝致します。

本研究の遂行にあたり、高知工科大学環理工学群 古田守教授には終始懇切丁寧な御 指導、御鞭撻を賜りましたこと、謹んで感謝申し上げます。また、本論文をまとめるにあたり、有 益なご助言をいただきました高知工科大学システム工学群 八田章光教授、眞田克教授、

古田寛準教授ならびに同環境理工学群百田佐多生准教授に深く感謝致します。

CIGS 薄膜のフォトルミネッセンスに関しましては、山口大学工学部 田口常正教授ならびに 山田陽一教授に御指導を賜りました。ここに深く感謝致します。

CIGS薄膜太陽電池、特にCIGS薄膜の製膜プロセスに関しましては、龍谷大学理工学部 和田隆博教授にご指導を賜りました。ここに深く感謝致します。

また、高知工科大学 平尾孝名誉教授には、先生がパナソニック株式会社在籍時に CIGS 薄膜太陽電池のプロジェクトに関わっておられた縁もあり、終始暖かい励ましをいただきました。こ こに深く感謝致します。

龍谷大学理工学部 木村睦教授にはC-V測定を用いた解析に関してご協力をいただきまし た。深く感謝致します。

CIGS薄膜太陽電池の研究は、パナソニック株式会社本社R＆D部門で行ったものであり、

本研究の機会を与えていただきました、デバイス担当役員上野山雄博士、元先端技術研究 所所長 山崎攻博士、元先行デバイス開発センター所長 竹中信之博士、元先行デバイス 開発センターグループマネジャー 橋本伸博士に厚く感謝致します。

また、CIGS 薄膜太陽電池の研究を進めるにあたり上司として御指導をいただきました、元先 行デバイス開発センターチームリーダー 根上卓之博士に深く感謝いたします。さらに元先行デ バイス開発センター知財担当主幹技師 高橋康仁博士には化合物半導体の物性について御 指導いただきました。ここに深く感謝致します。

CIGS 薄膜太陽電池の研究開発プロジェクトにおいて御協力いただきました、パナソニック株