2016 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of polycrystalline silicon by explosive crystallization and its application to solar cells
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15H04154
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
大平 圭介 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (40396510)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 結晶化 / フラッシュランプアニール / 太陽電池 / 多結晶シリコン / 爆発的結晶化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非晶質シリコン膜に対しフラッシュランプアニールを行うことで発現する“爆発的結晶化”によってガラス基板上に得られる、厚さ10 ミクロン超の大粒径厚膜多結晶シリコンを薄膜太陽電池に利用する技術の確立を目的としたものである。フラッシュランプアニールは、キセノンランプからのパルス光を用いた瞬間熱処理法であり、ガラス、および非晶質シリコンの熱拡散長が数十ミクロンとなるミリ秒台の加熱時間のため、ガラス基板全体への熱損傷を抑制しつつ、ミクロンオーダーの膜厚の非晶質シリコン膜の結晶化が可能である。結晶化は、潜熱放出とその拡散により横方向に進行する、爆発的結晶化と呼ばれる機構で進行することを明らかにしており、特に、電子線蒸着により堆積した非晶質シリコン膜を前駆体に用いることで、液相エピタキシーが支配的な爆発的結晶化が発現する結果、横方向に数十ミクロン延伸した大粒径結晶粒からなる多結晶シリコン膜が得られることを、これまでの研究により確認している。
平成28年度は、爆発的結晶化の起点形成技術の確立を目的に、非晶質シリコンを一部だけ二重に堆積した構造へのフラッシュランプアニールを試みた。その結果、二重堆積部から結晶化が優先的に発現することを見出した。また、二重堆積部を基板端部に形成することにより、起点形成の効果が高まることも実証した。さらに、太陽電池への応用に向け、電極材料の探索と構造の最適化の検討も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
フラッシュランプアニール装置の回路系に不具合が生じ、復旧までに長期間を要したため、研究の進行が遅れた。今後、外部機関の装置も併用し、研究を加速する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度分の検討内容としては、主に太陽電池特性の調査を予定している。ガラス基板側から光を入射するスーパーストレート型と、ガラス側から光を入射するサブストレート型を試み、高性能太陽電池の実証を目指す。また、ガラスに凹凸構造を形成した場合の光閉じ込め効果も検証する。併せて、凹凸形成に伴う結晶化機構への影響についても調査する。
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