09/25/2014
No.0070 CIGS系太陽電池の欠陥、組成、ドーパント分布分析
太陽光発電は、クリーンで無尽蔵なエネルギー源としての期待が高まり、市場は急成長している。ここでは、高い変換効率をもち、低コスト化が期待されているCIGS太陽電池の分析評価事例について紹介する。
CIGS太陽電池の構造
形態観察(断面TEM)
CIGS層には、無数の欠陥が生じており、CdSはCIGS多結晶層表面凹凸を埋めるように成膜されている。
3D組成・不純物イメージング及び定量評価(TOF-SIMS，D-SIMS)
TOF-SIMSではスパッタエッチングを併用することによって、空間分解能300 nm程度で構成元素の3Dイメージングが可能である。CIGS膜中では主成分や不純物元素に深さ方向の組成変化が見られるほか、面内にも分布が認められる。
D-SIMSにより、Naの濃度プロファイルや主成分構成元素の深さ方向の分布が得られる。 CIGS膜中で、InとGaの組成が変化していることが分かる。また、組成変動している領域付近でNa濃度勾配の変化が認められる。
CIGS層の組成、欠陥・不純物評価(CL法)
Fig.4 CIGS層 (a) SEM像 (×50,000)
(b) CLスペクトル
CL法を用いると、CIGSのバンドギャップや欠陥、不純物に関する情報が得られる。粒界では、粒内よりもバンドギャップが広く、欠陥が多い可能性が示唆される。
本評価に用いた試料は、産業技術総合研究所太陽光発電研究センター並びにローム(株)よりご提供いただいた。
分析機能と原理
カテゴリー
電池
分類
太陽電池