高性能Cu(In,Ga)(S,Se)₂薄膜太陽電池向けグリーン前駆体水溶液

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• 銅インジウムガリウムジセレニドスルフィド（CIGSSe）薄膜太陽電池は、高い電力変換効率（PCE）と安定性を持つ有望な次世代太陽電池です。
• 溶液ベースの堆積はコスト上の利点を提供しますが、毒性のある有機溶媒と炭素残留物によって制限されます。
• 持続可能で費用効果の高い製造方法の開発は、スケーラブルな太陽光発電生産にとって重要です。

研究 の 目的:

• 高性能CIGSSe薄膜太陽電池を製造するための、グリーンで、容易で、費用効果の高い水溶液を開発すること。
• 従来の溶液処理法に関連する毒性および炭素汚染の限界に対処すること。
• 持続可能な太陽光発電製造のための水系処理の実現可能性を実証すること。

主な方法:

• 水系前駆体溶液を用いたCIGSSe薄膜太陽電池の作製。
• 前駆体溶液は、酸化銅、酸化銀、水酸化インジウム、硝酸ガリウム、およびチオ尿素（TU）を炭素フリーのスルファミン酸（H2NSO3H）に溶解することによって調製されました。
• Moコーティングされたソーダライムガラス（Mo-SLG）上での前駆体濡れ性の評価と、得られた太陽電池性能の特性評価。

主要な成果:

• 水系前駆体溶液は、36.70°の接触角でMo-SLG上で優れた濡れ性を示し、均一な膜形成を保証しました。
• 作製されたCIGSSe太陽電池は、14.04%のチャンピオン電力変換効率（PCE）を達成しました。
• 主な性能指標には、35.42 mA/cm²の短絡電流密度（Jsc）、0.61 Vの開放電圧（Voc）、および65.00%のフィルファクター（FF）が含まれていました。

結論:

• 開発された水系処理ルートは、毒性のある有機溶媒を効果的に排除し、CIGSSe太陽電池の製造コストを削減します。
• このグリーンなアプローチは、持続可能でスケーラブルな太陽光発電生産に向けた重要な進歩を表します。
• 達成された高い性能は、次世代太陽電池製造のための水溶液の可能性を示しています。