Development of high conversion efficiency silicon solar cells with silicon nanowire surface

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03498
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 吉田 晴彦 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90264837)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 英喜 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (50364039)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: シリコン系太陽電池 / シリコンナノワイヤ / 表面反射率 / キャリアライフタイム / パッシベーション / 界面特性

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、シリコンナノワイヤ表面にパッシベーション膜を成膜し、パッシベーション膜の被覆性と安定性、更に、パッシベーション膜／シリコンナノワイヤの界面特性に関する詳細な知見を得ることにより、シリコンナノワイヤのポテンシャルを最大限に生かしキャリアの再結合(損失)を極力抑える技術を開発することが目的である。
R2年度は主に(1)R元年度までに検討したパッシベーション膜／シリコンナノワイヤ構造に対して、表面反射率は低減したままで、キャリアの表面再結合を抑制し、膜の被覆性を向上させるため、シリコンナノワイヤの密度の制御法を確立すること、(2)より低コストの太陽電池を開発の目的にパッシベーション膜の成膜条件についてR元年度までの検討をさらに推進すること、を目的として研究を推進した。
R元年度までにシリコンナノワイヤ長の制御により低反射率を維持し、キャリアライフタイム減少の抑制に成功した。(1)の検討では更なる高効率化のためにシリコンナノワイヤの表面密度の制御条件を検討した。その結果、銀触媒によるシリコンナノワイヤの形成条件において低濃度硝酸銀の制御と短時間での銀析出処理により密度制御が可能であることがわかった。本検討の条件下では1分以上の銀析出処理では、その後のシリコンナノワイヤ形成条件にかかわらずナノワイヤ密度は変わらないことが明らかになり、密度制御には短時間での銀析出処理が重要であることが示された。
(2)の検討では昨年度開始したゾルゲル法によるTiOx膜の検討をさらに推進し、TiOx膜の組成比(酸素比)制御が可能な粒径10nmのTiOxナノ粒子を溶媒中で分散したものをゾルとして用いてシリコン上へのTiOx膜の形成を試みた。その結果、TiOxナノ粒子を用いたTiOx膜においても上雷の成膜法と同様のキャリア選択性を得ることができた。