noitceriDgnnnacS i1)2)3)M. Ravindiran and C. Praveenkumar, Renew. Sustain.4)M.F. Islam, N.M. Yatim and M.A. Hashim, J. Adv. Res. 5)6)7)8)9)10)H. Ahmoum, M. Boughrara, M.S. Su’ait, G. Li, S. Chopra, Q. Wang and M. Kerouad, Mater. Chem. Phys. 251 123065 (2020).11)H. Katagiri, K. Jimbo, W.S. Maw, K. Oishi, M. Yamazaki, H. Araki and A. Takeuchi, Thin Solid Films 517 2455 (2009).12)T. Mise, S. Tajima, T. Fukano, K. Higuchi and H. 13)Y. Shimamune, K. Jimbo, G. Nishida, M. Murayama, A. Takeuchi and H. Katagiri, Thin Solid Films 638 312 (2017).14)N. Khemiri, S. Chamekh and M. Kanzari, Sol. Energy 15)K.V. Gurav, S.M. Pawar, S.W. Shin, M.P. suryawanshi, G.L. Agawane, P.S. Patil, J. Moon, J.H. Yun and J.H. Kim, Appl. Surf. Sci. 283 74 (2013).16)K. Jasmitha, P.M. Rao and P.S. Avadhani, Opt. Laser 17)H. Ahmoum, P. Chelvanathan, M.S Su'ait, M. Boughara, G.Li, R. Gebauer, K. Sopian, M. Kerouad, N. Amin and Q. Wang, Mater. Sci. Semicond. Process. 132 105874 (2021).18)C. Steinhagen, M.G. Panthani, V. Akhavan, B. Goodfellow, B. Koo and B.A. Korgel, J. Am. Chem. Soc. 131 12554 (2009).謝辞参考文献るかに急であるのに対し、ゼロ電流での傾きは同程度である。シャント抵抗は28Ωcm2、直列抵抗は27Ωcm2であった。従来プロセスの試料では、シャント抵抗は201Ωcm2、直列抵抗は27Ωcm2であった。レーザー照射試料の低性能の主な理由は、シャント抵抗の劣化であると考えられる。これは、SEM画像に示されているように、前駆体表面の不十分な結晶化によって誘発される可能性がある。CZTS太陽電池のpn接合は、p型CZTS膜上にn型CdSバッファを形成することで形成される。レーザー照射を行ったサンプルでは、浅い領域の結晶化が不十分で、前駆体の一部が金属的に残っている可能性があり、これがシャント抵抗の低下に寄与していると推察される。レーザー出力120mW、走査時間0.005min/mmで形成した太陽電池では、電力変換効率0.003％、開放電圧18.1mV、短絡電流0.65mA/cm2を達成した。様々な走査時間で形成した太陽電池では、レーザーの走査時間が長くなるにつれて、ダイオード曲線が劣化する傾向にあったが、XRDとラマン分析により、走査時間が長くなるにつれてCZTS多結晶化が進行していた。レーザー照射後の表面写真を図７に示す。走査時間0.01-0.02min/mmの試料では、印の部分にスクライブラインと剥離孔が見られる。これらのスクライブラインや穴は、局所的な薄膜が薄くなっているか、レーザー走査が予期せず重なったために、局所的に薄い前駆体によって形成された可能性がある。その結果、特に走査時間が長く熱負荷が高い場合に、前駆体の消失が発生し、これがシャント抵抗が低いもう一つの理由であると推察される。図７. レーザー照射したCZTS前駆体表面の観察写真これらの結果は、レーザーアニールによるCZTS太陽電池形成には、前駆体の浅い領域での結晶化を促進するだけでなく、前駆体の厚さの均一性と正確なレーザー走査ピッチをよりよく制御することが重要であることを示唆している。以上、本研究において波長445nmレーザーを用いてCZTS前駆体のCZTS多結晶化を実現し、変換効率0.003％の太陽電池を実現した。さらなる性能改善のためには、前駆体の深さ方向での結晶化メカニズムの解明と前駆体の厚さの均一性制御ならびに正確なレーザー走査制御が重要であることを見出した。本研究は、公益財団法人天田財団一般研究開発助成■■■ ■ ■ ■■■■■及び日本学術振興会科研費番号■■ ■■■■■■ の助成を受けて実施されました。ここに心より感謝の意を表します。ConventionalSulfurization0.005min/mm0.01min/mm0.02min/mmLaser (Power 120mW)scribe linesholespitch 0.05mmspot size0.2mmK. Ito and T. Nakazawa, Jpn. J. Appl. Phys. 27 2094 (1988).F. Jiang, H. Shen and W. Wang, J. Electron. Mater. 41 2204 (2012).Energ. Rev. 94 317 (2018).Fluid Mech. Therm. Sci. 81 73 (2021).K. Pal, P. Singh, A. Bhaduri and K.B. Thapa, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 196 138 (2019).A.D. Adewoyin, M.A. Olopade and M. Chendo, Optik 133 122 (2017).A.E. Benzetta, M. Abderrezek and M.E. Djeghlal, Optik 242 167320 (2021).S. Rühle, Sol. Energy 130 139 (2016).S. Yasin, Z.A. Waar and T.A. Zoubi, Mater. Today Proc. 33 1825 (2020).Katagiri, Jpn. J. Appl. Phys. 55 012303 (2016).207 496 (2020).Technol. 131 106413(2020).− 223 −
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