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CZTS薄膜太陽電池

この太陽電池は,一般にCZTS系と呼ばれ,その構成元素からCu2ZnSn(S,Se)4と書かれる材料を光吸収層に用いています。CZTS薄膜太陽電池の最大の特徴は材料にInなどの希少金属(レアメタル)を使用していないことです。そのため、この太陽電池は、従来使用してきた希少元素の代替材料として豊富な材料であるZnとSnを使用しており、太陽電池の作製時の資源的な制約の影響が少ない事が特長の1つに挙げられます。このことから、将来的にも安定して作成可能な太陽電池として期待が寄せられています。

本研究グループではNEDO委託により「革新的太陽光発電技術研究開発(革新型太陽電池国際研究拠点整備事業)」として、日本の太陽電池産業の将来を担う研究として我々の研究室を含め、多くの大学・企業の研究機関で共同研究開発を行っています。特に、我々の研究グループでは、「伝道帯位置を総合最適制御したCZTS太陽電池の研究開発」というテーマで研究を行っており、CZTSグループでは、このテーマを基にCu2ZnSnS4(CZTS)系薄膜太陽電池の研究に取り組んでいます。 図1に、本研究室で実際に作製したCZTSSe薄膜太陽電池の表面写真を示します。 このデバイスはSLG/Mo/CZTSSe/CdS/ZnO:Al構造をとっています。

   
図1 作成したCZTSSe太陽電池

CZTSSe基板は共同研究の下、他研究機関よりご提供いただいたものを使用しています。

図2は、本研究室において変換効率10.3%を達成した、上記CZTSSe基板を用いたセルのJ-V特性を示しています。

   
本研究室で最高効率を記録したJ-V特性

現在、さらなるCZTS薄膜太陽電池の作製及び、評価・分析を踏まえ、より高いエネルギー変換効率を目指している。

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