CIGS太陽電池の基本・作製・高効率化設計・評価技術
CIGSの基礎物性、太陽電池セル化する際の成膜プロセス、高効率化設計、基本的なセル評価技術、モジュール化の際に必要となる面内分布評価技術、さらにフレキシブルCIGS太陽電池の可能性や最新の高効率化技術の動向について解説!
<講座のポイント>
Cu(In,Ga)Se2(CIGS)の物性から太陽電池デバイス作製技術、その評価方法まで広く解説する。太陽電池材料全体から見たときのCIGSの位置づけ、CIGSの基礎物性、太陽電池セル化する際の成膜プロセス、CIGS太陽電池各層が高効率化に果たす役割、CIGS太陽電池の高効率化設計、CdSを用いないバッファ層の設計、高効率化のポテンシャル、CIGS太陽電池の基本的なセル評価技術、モジュール化の際に必要となる面内分布評価技術、さらにフレキシブルCIGS太陽電池の可能性や最新の高効率化技術の動向についても触れる。
<プログラム>
1.CIGS太陽電池の基本と作製技術
1-1.太陽電池全体から見たCIGS太陽電池
-太陽電池材料の種類、各種太陽電池の変換効率の推移、太陽電池別生産量-
1-2.他の太陽電池との構造比較
-太陽電池の基本構造、材料の選定、デバイス構造、各種太陽電池との比較-
1-3.CIGSの物性
-元素の組み合わせ、結晶構造、太陽電池としての利点、バンドギャップ、
光吸収係数、耐放射線性、真性欠陥の種類-
1-4.CIGS太陽電池の作製法と各層の役割
-基本の動作、高効率化プロセスまとめ、青板ガラスの役割、Mo裏面電極、その他の裏面電極、
CIS層の各種成膜法(蒸着法、スパッタ法、電着法、印刷法)、 CdSバッファ層の溶液成長、
窓層ZnOの利点、 透明電極、集積化プロセス、面積と変換効率-
1-5.フレキシブルCIGS太陽電池
-Ti、ステンレス、ポリイミドフィルム上に成長させたCIGS薄膜を用いたCIGS太陽電池、
引き剥がし法によるフレキシブル太陽電池-
2.CIGS太陽電池の高効率化設計と動作
2-1.高効率セルのバンド図と動作
-ZnO/CdS/CIGSセルのバンド図と基本動作、高抵抗ZnO層の役割、CIGS膜中のV字Eg分布の利点-
2-2.伝導帯オフセット(ΔEc)マッチング 〜CdSの非利用〜
-バッファ違いのセル効率、CdSの役割、ΔEcの影響のデバイスシミュレーションを用いた理論解析、
ΔEc を制御できるZnMgO窓層、 ΔEcを制御した高効率太陽電池、界面再結合の評価、
オールドライCIGS太陽電池の例、溶液成長ZnSバッファ-
2-3.ライトソーキング効果
-ライトソーキング(光照射)効果とは?、ΔEcによるライトソーキング効果の制御、、メカニズム(案)-
2-4.粒界を考慮した高効率化設計
-粒界の組成・ポテンシャル、粒界の特性と効率、粒界役割のモデル-
2-5.ロス解析と達成可能変換効率
-最高効率の結晶Si太陽電池との違い、量子効率からみたロスメカニズム分析、
達成可能変換効率の試算、CIGS太陽電池の更なる高効率化のポテンシャル-
3.CIGS太陽電池の評価技術と更なる高効率化技術の動向
3-1.空間分解能無し
-各評価法の役割-
3-1-1.電流-電圧特性(IV)
-太陽電池性能パラメータ、装置構成例、ダイオードパラメータ、標準試験条件、
ソーラーシミュレータ、温度係数、各種太陽電池との比較-
3-1-2.量子効率測定(QE)
-定義、装置構成例、各種太陽電池との比較、バイアス印加QEによるCIGS層品質評価-
3-1-3.容量-電圧法(CV)
-キャリア密度の測定法、バイアス印加方向による欠陥評価、ホール効果との違い-
3-2.空間分解能あり
-各評価法の比較(プローブの有無、時間、測定試料、見れるもの、分解能、導入価格目安)-
3-2-1.時間分解フォトルミネッセンス(TRPL)
-原理、装置構成例、測定例-
3-2-2.フォトルミネッセンスイメージング(PL imaging)
-装置構成例、波長分解による各層の測定、測定例-
3-3-3.エレクトロルミネッセンスイメージング(EL imaging)
-原理、装置構成例、測定例-
3-3-4.レーザービーム誘起電流法(LBIC)
-原理、装置構成例、測定例、波長分解測定の例-
3-3-5.電子ビーム誘起電流法(EBIC)
-原理、表面測定、断面測定-
3-3-6.電子後方散乱回折像法(EBSD)
-原理、測定例-
3-3.更なる高効率化技術の動向
-レーザーアシスト法、H2O導入、Seラジカルの利用、Gaイオンソースの利用、タンデム化の検討-
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