東北大學成功實現硫化錫薄膜n型化,可望促進不含有害元素之薄膜太陽電池開發

 

刊登日期:2022/1/19
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日本東北大學成功地實現世界首次對於生產不含有害元素的實用型硫化錫薄膜太陽電池不可或缺之n型導電硫化錫薄膜的製作。由於硫化錫不含有毒元素,且僅由地球上豐富的元素組成,因此有望應用於次世代太陽能板的開發。然而由於缺乏適用於實際薄膜太陽電池的n型導電硫化錫薄膜,因此無法藉由pn同質接合實現高效率化。雖有研究報告指出,透過在硫化錫中摻雜氯的燒結體或單結晶可呈現n型導電性,但薄膜太陽電池必要之硫化錫薄膜則尚未有n型化的成功實例。

硫化錫的構成元素–硫黃比另一項構成元素–錫更容易蒸發,因此東北大學針對硫化錫薄膜的製作方法提出了一項假設,認為在製作薄膜時一部分的硫黃因蒸發而未被吸收至薄膜中,硫黃缺損造成的晶格缺陷進而妨礙了摻氯硫化錫薄膜的n型形成。基於此項假設,東北大學開發了一項新製程,透過在製作摻氯硫化錫薄膜時提供電漿化硫黃,藉以減少硫黃的缺損,進而成功地透過摻雜不純物質實現硫化錫薄膜n型化的世界首例。

利用新製程獲得的n型硫化錫薄膜擁有2×1018cm-3的高載子密度,並呈現10-1Scm-1左右的高導電度。透過改變摻雜氯的濃度,可以控制導電率,並能製作出具有適合太陽電池物性的薄膜。目前東北大學已著手利用n型硫化錫薄膜展開同質接合太陽電池的製作,並推動高效率化研發,預計在永續發展目標(SDGs)時程期限的2030年前達到實用化。

資料來源:https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20211213_04web_SnS.pdf


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