発表のポイント

・次世代太陽電池開発の突破口となるn型硫化スズ単結晶の大型化に成功
・n型伝導をもたらすハロゲン成分が結晶の大型化にも寄与することを発見
・pnホモ接合による硫化スズ太陽電池の変換効率の大幅アップに期待

概要

希少金属や有毒元素を一切含まない硫化スズは環境に優しい次世代太陽電池材料として有望です。東北大学多元物質科学研究所の川西咲子助教、鈴木一誓助教らのグループは、高効率な太陽電池の実現への突破口となる硫化スズ結晶の大型化に成功しました。
硫化スズ太陽電池を高効率化するためには、p型とn型の硫化スズを組み合わせたpnホモ接合を作る事がポイントです。しかし、容易に作製可能なp型に対し、n型硫化スズの作製は困難なため、pnホモ接合の試作には至っていません。
研究グループは、この問題を解決するため、硫化スズ単結晶を育成する「フラックス法」に用いる原料組成を大幅に改良しました。その結果、幅24mmにまでn型の硫化スズ単結晶を大型化することに成功しました。
本研究成果は、2020年8月21日（金）公開のCrystal Growth & Design誌に掲載されました。
プレスリリース本文（PDF）

図1. 育成した硫化スズ単結晶。フラックスにハロゲンを加えない場合（左）と比べ、ハロゲンの添加により大幅な結晶サイズの増加に成功（中: 塩素添加、右: 臭素添加）。

論文情報：
“Growth of large single crystals of n-type SnS from halogen-added Sn flux”
（ハロゲン添加スズフラックスを用いた大型n型硫化スズ単結晶の育成）
Sakiko Kawanishi, Issei Suzuki, Takeo Ohsawa, Naoki Ohashi, Hiroyuki Shibata, and Takahisa Omata
Crystal Growth & Design （結晶成長の専門誌）
DOI：10.1021/acs.cgd.0c00617

研究チーム：
東北大学多元物質科学研究所：川西咲子 助教、鈴木一誓 助教、柴田浩幸 教授、小俣孝久 教授
物質・材料研究機構(NIMS連携拠点推進制度採択課題)：大澤健男、大橋直樹

関連リンク：
東北大学
材料分離プロセス研究分野（柴田浩幸研究室）
原子空間制御プロセス研究分野（小俣孝久研究室）