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J-GLOBAL ID：201502293887543166   整理番号：15A0640790

Cu₂ZnSnS₄薄膜の合成におけるCu/Sn比の自己制御

Self-Regulation of Cu/Sn Ratio in the Synthesis of Cu₂ZnSnS₄ Films

著者 (6件)： JOHNSON Melissa C. (Univ. Minnesota, Minnesota, USA) ,  WRASMAN Cody (Univ. Minnesota, Minnesota, USA) ,  ZHANG Xin (Univ. Minnesota, Minnesota, USA) ,  MANNO Michael (Univ. Minnesota, Minnesota, USA) ,  LEIGHTON C. (Univ. Minnesota, Minnesota, USA) ,  AYDIL Eray S. (Univ. Minnesota, Minnesota, USA)
資料名： Chemistry of Materials  (Chemistry of Materials)
巻： 27  号： 7  ページ： 2507-2514  発行年： 2015年04月14日 
JST資料番号： T0893A  ISSN： 0897-4756  CODEN： CMATEX  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 銅亜鉛硫化スズ(Cu₂ZnSnS₄,CZTS)は太陽電池材料であり,その元素成分は地球の地殻中に豊富にある。CZTS太陽電池の最高効率はCu/(Zn+Sn)が0.8およびZn/Snが1.1のときに得られる。本稿では,薄膜の形成機構を取り上げ,密閉等温系中におけるCu-Zn-Sn前駆体膜の原位置外スルフィド化中のカチオン化学量論を制御する因子を調べた。CZTS中のCu/Sn比は前駆体膜の初期組成とは関係なく自己制御され,2に近づいた。これは適切なSnがスルフィド化系で利用できることを示した。前駆体膜が初期にスズリッチのときには,過剰SnがSnS薄膜の形成中に蒸発した。Sn欠乏のときには,スルフィド化アンプル中の固体Sn包有物は急速にSnS蒸気を発生させ,薄膜のSn欠乏がCu/Sn比が2に戻ることを軽減した。十分な高温において十分に硫化されたときには,類似Cu/Zn比をもつ薄膜が類似相組成を示し,Cu/Zn>2のときにはCu2SnS3不純物相がCZTSに加えて存在し,Cu/Zn<2のときにはZnS不純物相が発生した。相純粋,ボイドレス薄膜を達成するためには,望ましい範囲(典型的には2またはわずかにそれ以下)のCu/ZnをもつSn欠乏前駆体膜を密閉系中で過剰Snにより硫化させるか薄膜上でSnS蒸気圧を維持する方法が可能である。時間依存性スルフィド化実験を行い,このSn自己制御機構を明らかにした。CZTSの形成中にほとんどのSnはSnSとして膜から放出され,これらの戦略はCu-S少数相を避けるために有用であり,薄膜が平衡相相組成点で硫化されることを与えた。

シソーラス用語： *太陽電池 ,  エネルギー変換効率 ,  *半導体薄膜 ,  *薄膜成長 ,  *化合物半導体 ,  等温過程 ,  前駆体 ,  硫化 ,  カチオン ,  化学量論 ,  金属蒸気 ,  不純物 ,  蒸気圧 ,  相組成 ,  *スズ化合物 ,  *亜鉛化合物 ,  *銅化合物 ,  *硫化物
準シソーラス用語： *CZTS ,  形成機構 ,  原子比 ,  自己制御

分類 (3件)： 太陽電池  (NC03084O) ,  半導体薄膜  (BK14040E) ,  半導体の結晶成長  (BK13040X)

タイトルに関連する用語 (5件)： Cu2ZnSnS4 ,  薄膜 ,  Cu ,  SN比 ,  自己制御