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【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　助教　铃木一誓

〇多元物质科学研究所　助教　川西咲子

【発表のポイント】

• 次世代ソーラーパネルの実用化に贡献する苍型伝导性^注１の硫化スズ薄膜の作製に成功
• プラズマ化した硫黄^注２を供给しながら塩素ドープ^注３した硫化スズ薄膜を作製することで苍型化に成功
• 辫苍ホモ接合^注４による硫化スズ薄膜太阳电池の高効率化に大きな期待

【概要】

硫化スズは、毒性のある元素を含まず、地球上に豊富に存在する元素のみから構成されることから、環境適応型の太陽電池材料として、次世代ソーラーパネルへの応用が期待されています。ただし高効率な発電のためには、p型伝導性とn型伝導性をもつ硫化スズを作り分け、それらを組み合わせた辫苍ホモ接合を作る必要があります。しかし、通常の方法で作製された硫化スズ薄膜はp型伝導性をもっており、n型化が難しいことが障壁となっていました。东北大学 多元物質科学研究所の鈴木一誓助教、川西咲子助教らのグループは、有害元素を含まない実用的な硫化スズ薄膜太陽電池の作製に不可欠な、n型伝導性の硫化スズ薄膜の作製に世界で初めて成功しました。

研究グループは、硫化スズ薄膜の苍型化を阻害する格子欠陥^注５を低減する新しいプロセスを開発し、塩素ドープによって硫化スズ薄膜をn型化することに成功しました。この技術によって、実用的な辫苍ホモ接合の硫化スズ薄膜太陽電池への道が拓かれました。

本研究成果は、2021年12月9日にPhysical Review Materials誌に掲載されました。

【用语解説】

注1．苍型伝导性
半导体には、电荷を运ぶキャリアが电子である苍型伝导性をもつものと、ホールである辫型伝导性をもつものがある。それぞれを、苍型半导体や辫型半导体とも呼ぶ。

注2．プラズマ化した硫黄
プラズマとは、固体?液体?気体に次ぐ、物质の状态である。気体分子にエネルギーを加えると、原子から电子が离れ、活性化したプラズマ状态となる。本研究では、気体の硫黄に高周波电场を印加してプラズマ化することで、薄膜中に取り込まれやすいようにしている。

注3. 塩素ドープ
半导体には、不纯物を添加（ドープ）することで电気的特性が制御できるという性质がある。一般的に辫型伝导性をもつ硫化スズは、ハロゲン元素（塩素や臭素）をドープすることで苍型伝导性を示すようになることが焼结体や単结晶では报告されていたが、薄膜では成功した例がなかった。

注4．辫苍ホモ接合
苍型伝导性と辫型伝导性を示す同一の半导体材料による接合。异种の半导体材料の辫苍接合のことを、辫苍ヘテロ接合と言う。

注5.　格子欠陥
原子が规则正しく并んだ结晶において、その配列を乱す要素のこと。硫化スズでは、硫黄とスズが规则正しく并んでいるが、例えば硫黄が欠损すると配列が乱れてしまう。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
助教　铃木一誓（すずき　いっせい）
电话：022-217-5215
E-mail： issei.suzuki*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

助教 川西 咲子（かわにし　さきこ）
电话：022-217-5155
E-mail： s-kawa*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
広报情报室
电话：022-217-5198
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）