2段階成長法による高効率太陽電池用シリコン薄膜の結晶性制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580533
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 上迫 浩一 東京農工大学, 工学部, 助教授 (40092481)
• Keywords: 微結晶シリコン薄膜 / 水素ラジカルCVD法 / 表面ラフネス / 紫外線反射率

Research Abstract

太陽光発電において,コスト低減と省資源の点から,将来的にシリコン薄膜太陽電池が有望視されていことから,本研究では,薄膜太陽電池の高効率化において必要となる高品質シリコン薄膜を形成する手法を開発することを目的としている。そのため水素ラジカルCVD法を利用して,微結晶シリコン薄膜の作製を行い,初期層および上層の薄膜構造の制御条件依存性について調べた。
1.微結晶シリコン薄膜構造の膜厚依存性
膜厚3μmまでの薄膜をガラス基板上に作製し,AFMにより観測した。膜厚400nm程度までは粒径が約30nmの微結晶が成長し,膜厚がさらに増大すると,それらが10個程度まで集合して大きな構造が形成され,その構造が表面ラフネスに現れることが確認された。
2.電気特性の膜厚依存性
初期層の影響を調べるため,横方向導電率と縦方向導電率を測定し比較した結果,縦方向導電率の方が約6桁小さい値が得られ,アモルファス層の影響が確認された。成膜中にリアルタイムで横方向導電率を測定した結果,40nm以下で初期層における膜厚依存性が強く現れ,それ以上では飽和する傾向が観察できた。
3.微結晶シリコン薄膜構造の基板依存性
ガラス基板とAl基板とで,薄膜構造の違いを比較した結果,構造単位となる微結晶粒径には,大きな違いは認められなかったが,Al基板において,基板の表面構造の影響が薄膜のラフネスにも強く現れることが分かった。
4.成膜における基板バイアス電圧の効果
ITO基板に正負のバイアス電圧(0〜100V)を印加して薄膜への影響を調べた結果,紫外線反射率およびXRDの測定結果から,薄膜構造がバイアス電圧に依存し,膜厚にも依存することが認められた。

Research Products

• [Publications] Yoshinori Yoshioka: "Film Structure Dependence of Electrical Properties of Microcrystalline Silicon"Proc.3^<rd> World Conference on Photovoltaic Energy Conversion. 5P-A9-20 (2003)
• [Publications] Minsung Jeon: "Bias Potential Dependence of Microcrystalline Silicon Structure in Hydrogen Radical CVD"Technical Digest of International PVSEC-14. 245-246 (2004)