極端紫外光による高性能アモルファス材料の作製と高効率太陽電池への応用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03203233
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 吉田 明 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (20023145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 洋司 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (90196022)
• Keywords: アモルファスシリコン / 薄膜太陽電池材料 / 真空紫外光励起プロセス / 光誘起欠陥 / 分子軌道法 / CuInSe_2薄膜

Research Abstract

1.真空紫外光によるアモルファス薄膜の作製
従来我々は,マイクロ波励起水素ガス窓無し放電管を用いて,高性能水素化アモルファスシリコン薄膜の作製を報告してきた。今回,フォスフィンやジボランガスを添加導入し,ド-ピングを試みた。導入量を変えることにより、同一装置にてN形P形伝導度の制御が可能であることを示した。さらに,ブタンガスやTMDSを原料ガスとして用い,アモルファス炭化珪素薄膜を作製し,高効率太陽電池材料として有効であることを確認した。
2.光誘起欠陥の実験的研究
アモルファスシリコン材料は可視光長時間照射により劣化し,太陽電池の信頼性に疑問が持たれ,緊急課題として原因の究明が進められている。我々は,短波長光照射劣化が可視光の場合と異なることを見い出し,その劣化機構に検討を加えた。
3.光誘起欠陥の理論的研究
光照射劣化は太陽電池実用化への大きな障害となるため,従来から多くのモデルが提案され研究されてきたが,ミクロな機構は未解明である。光照射による水素との結合変化が主要原因であるとのモデルが有力であるので,その可能性を明らかにするため,水素原子の移動による相対的位置によるギャップ内準位の変化を分子軌道法を用いて理論計算を行ない,水素原子の配置により準安定状態が存在することが確認された。劣化のミクロな機構との関連が示唆された。
4.他の材料の開発
高効率低価格太陽電池材料としてCuInSe_2材料が注目されている。我々は,スパッタ法により試料を作製し,その特性を明らかにした。今後のaーSiと組合せた高効率太陽電池の実現への基礎デ-タの収集を行なった。

Research Products

• [Publications] Y.Saito and A.Yoshida: "Vacuum ultraviolet light induced defects in hydrogenated amorphous silicon films" Philos.Mag.
• [Publications] 斎藤 洋司,吉田 明: "水素化アモルファスシリコン膜における真空紫外光照射誘起欠陥" 電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究専門委員会報告. SDM91ー182. 7-12 (1992)
• [Publications] 村主 一仁,吉田 明: "分子軌道法によるアモルファス半導体光構造変化の解析" 電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究専門委員会報告. SDM91ー181. 1-6 (1992)
• [Publications] T.Yamaguchi,J.Matsufusa,H.Kabasawa and A.Yoshida: "Thin films of CuInSe_2 produced by rf sputtering with intentional oxygen doping." Journal of Applied Physics. 69. 7714-7719 (1991)
• [Publications] T.Yamaguchi,Y.Baba,M.Nishimura,J.Matsufusa and A.Yoshida: "Thermal cystallization of CuInSe_2 films in flowing or pressurized atmosphere" phys.stat.sol.(a). 128. 455-463 (1991)
• [Publications] T.Yamaguchi,J.Matsufuse and A.Yoshida: "Thin films of CuInSe_2 prepared by rf sputtering from various compositional powder targets" Solar Cells.