【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0331
利用課題名 / Title
CIGS太陽電池の高効率化
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
太陽電池/ Solar cell,スパッタリング/ Sputtering
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
上川 由紀子
所属名 / Affiliation
国立研究開発法人 産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
上川 由紀子
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣,渋谷 直哉
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-045：触針式段差計
AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
CIGS(Cu(In,Ga)Se2)太陽電池は、基本的に、表面金属電極／透明導電膜／バッファー層／CIGSを主成分とする光吸収層／裏面電極／基板から構成されている。様々な電子親和力を有する材料の組み合わせで、バンドアライメントが形成される。CIGS太陽電池の高効率化には、これらのバンドアライメントの最適化に加え、ヘテロ界面品質の制御が必須である。本研究では、これらの高校効率化に向けた構造最適化および、構造およびプロセス起因で副次的に生じる酸化など、特性を制御している原理を解明することを目的としている。
実験 / Experimental
図１にCIGS太陽電池の構造概略図を示す。①の基板の上部に、③裏面電極を形成し、その上部に⑤のCu,In,Ga,Seを主成分とする光吸収層を形成するが、本研究では①と③または、③と⑤の間に上部への微量元素添加のための層（②または④）を形成することを検討した。熱拡散により、上部層（特に⑤層）に元素の微量添加が可能となる。この微量元素の添加量は、おおむね②、④層の膜厚により制御することが可能である。NPFにおいては、【AT045】触針式段差計を用いて、これらの膜厚測定を行った。光吸収層（⑤）の上部にはバッファー層（⑥）および透明導電膜（⑦）、表面金属電極（⑧）を形成するが、⑦の材料および界面特性の検討の一環として、既存のZnO:Alに加え、【AT025】スパッタ成膜装置（芝浦）を用いてITO(Indium-tin-oxide)の成膜を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図２に②層として作成した、アルカリ金属等を含有するガラス膜の膜厚を触針式段差計（【AT045】）にて測定した結果の例を示す。本結果で約92nmであった。同一の条件において、スパッタターゲットの表面状態等により、同一のスパッタ条件でも得られる膜厚に200~100nmと差が生じることも、本測定を通して明らかになった。また、⑦層としてITO膜を製膜した。ZTOに比べITO膜では、製膜初期の結晶状態が良好であり、界面近傍の伝導率の面ではITOが優位であることが示唆される結果となった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．CIGS太陽電池の構造概略図
図２.触針式段差計の測定結果例
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究の一部は科研費（課題番号：24K08256）に基づき行われたものである。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- The International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-35),"Investigating the multiple effects of Al2O3 interface passivation in CIGS solar cells", 2024, Nov., Numazu
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件