カルコパイライト型および関連多元太陽電池化合物の材料科学

CIS，CZTS，CTS系化合物の結晶構造と電子構造

抄録

薄膜太陽電池に用いられる多元化合物は，CuInSe₂(CISe)に代表されるI-III-VI₂族化合物からCu₂ZnSnS₄(CZTS)のI₂-II-IV-VI₄族，Cu₂SnS₃(CTS)のI₂-IV-VI₃族化合物へ広がってきた．それらの結晶構造は，CISのカルコパイライト型（空間群I42d (122)），CZTSのケステライト型（空間群I4 (79)），CTSの単斜晶系（空間群Cc (9)）と変化する．本稿では，それらの化合物の結晶構造と電子構造（禁制帯幅や価電子帯上端と伝導帯下端の準位）の特徴について述べる．そして，ZnSeとCuGaSe₂，CuInSe₂とCu₂ZnSnSe₄，Cu₂ZnSnS₄とCu₂SnS₃の違いについて，理論計算の結果と分子軌道エネルギー準位図を用いて議論する．