2017 Fiscal Year Research-status Report
新規低温ドーピング法を利用したシリコン太陽電池の革新的製造技術の開発
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16K14400
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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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ドーピング / シリコンヘテロ接合太陽電池 / 触媒分解 / パッシベーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非晶質シリコン薄膜に対し、熱損傷無く事後ドーピングを行う独自技術を用い、シリコンヘテロ接合太陽電池を製造するための基盤技術を確立することを目的としたものである。我々の過去の研究において、加熱触媒体線での原料ガスの分解で生成したリンおよびボロン系のラジカル種により、シリコン表面に極薄ドーピング層を形成できる“Catドーピング法”を独自に開発しており、この技術の非晶質シリコン薄膜への有効性も確認している。非晶質シリコン膜へのCatドーピングは、厚さ10 nm程度に自動的に制限されるため、厚さ20 nm程度のノンドープ非晶質シリコン膜にリンおよびボロンのCatドーピングを行うことで、既存のシリコンヘテロ接合太陽電池に類似のドープ非晶質シリコン/ノンドープ非晶質シリコン/結晶シリコン積層構造を容易に作製できると考えられる。
2017年度は、Catドーピングによりボロンをドーピングすることで形成したp型非晶質シリコンの、実際の太陽電池への応用を試みた。ボロンのCatドーピング中に水素を添加することにより、非晶質シリコンへのボロンのドーピング効率が向上し、透明導電膜／p型非晶質シリコン間のトンネル伝導性能が向上することを確認した。また、このp型非晶質シリコン層を用いた太陽電池において、発電特性を確認した。特に、開放電圧が600 mVを超えており、堆積によりp型非晶質シリコンを形成する従来のシリコンヘテロ接合太陽電池と遜色のない性能が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ボロンのCatドーピングにより形成するp型非晶質シリコン層をシリコンヘテロ接合太陽電池に応用するにあたり、透明導電膜／p型非晶質シリコン界面での十分なキャリアのトンネル伝導性能が必要であり、ボロンのドーピング効率の向上が求められる。そこで、Catドーピング中に水素ガスを添加し、気相反応によるジボランガスの分解の促進を試みたところ、トンネル電流の増大が確認された。また、得られたドーピング条件を用いて形成したp型非晶質シリコン膜を、シリコンヘテロ接合太陽電池のエミッタ層に用いて太陽電池を作製し、動作確認に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
p型非晶質シリコン膜を用いたシリコンヘテロ接合太陽電池のさらなる性能向上のため、透明導電膜のスパッタ製膜の条件や、セルプロセス後の熱処理条件の最適化を進める。また、n型非晶質シリコン膜もCatドーピングにより形成したシリコンヘテロ接合太陽電池の作製と、その動作確認も試みる。
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| Causes of Carryover |
平成29年度の当初計画では、n型非晶質シリコン層も組み込んだ太陽電池の試作も予定していたが、p型非晶質シリコン層の検討に予想以上に時間を要したため、次年度使用額が生じた。
n型非晶質シリコン層を用いた太陽電池の試作を平成30年度に進めるため、透明導電膜ターゲット、電極材料などの関連物品費を計上する。
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