湿式素材プロセッシング（1）

[PY-63] 金属イオンの硫化反応速度の制御による化合物太陽電池用CuInS₂粒子の水溶液中合成

○佐藤 康平¹、横山 俊¹、高橋 英志¹、田路 和幸¹ (1. 東北大学)

キーワード：

化合物太陽電池、金属錯体種制御、硫化反応速度、活性化エネルギー、水溶液中合成

化石燃料の大量消費や地球温暖化等の環境問題を解決するため、太陽電池の研究が精力的に行われている。これまで大幅な普及を目的に、低製造コストなCuIn(Se,S)₂太陽電池が開発されてきたが、従来の製造過程には、高エネルギー消費でイニシャルコストが高い等の課題を有し、新合成法の開発が求められる。そこで我々は、溶液内の金属錯体種を単一種に制御することで還元反応速度を制御し、均質で単相な合金ナノ粒子の合成手法の開発を行ってきた。本手法の錯体制御技術を応用することで、従来のCI合金ナノ粒子合成ではなく、水溶液中でCIS₂粒子を直接合成可能であると考えた。金属イオンと錯化剤間の結合が硫化により切断され、硫化物を生成する反応系の活性化エネルギー（以下、Eと表記）を考えたときに、Cu錯体とIn錯体それぞれの反応系におけるEが等価であるとき、両金属イオンの硫化反応速度が近接し、CIS₂粒子に共沈すると考えられる。また、このEは錯化剤の錯生成定数と相関があると考えられ、共沈可能な錯化剤の選定が可能となる。そこで本研究では、適切な錯化剤を両金属イオンに配位させ、Eを制御することにより、CIS₂粒子の水溶液中合成を試みた。