2010 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ表面・界面制御による超薄型シリコン太陽電池の高効率化に関する研究
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22246001
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小長井 誠 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40111653)
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| Keywords | 太陽電池 / 太陽光発電 / ヘテロ接合 |
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| Research Abstract |
太陽光発電の本格普及期である2020年において圧倒的な技術優位を築くため、長年に亘って申請者のグループで培われてきたシリコン薄膜太陽電池技術と、バルクシリコン太陽電池技術を融合化して、最先端の超薄型高効率シリコン太陽電池研究を先導することを目的としている。具体的には、申請者が世界で初めて実現した低温成長微結晶3C-SiCを用いた新型ヘテロ接合Si太陽電池を用いて、厚さ75-100μmのCZSiウェハで23%以上の高効率を得ることを目標としている。目標を達成するため、(1)ヘテロ・ナノ界面制御による接合特性の改善技術の開発、(2)新規パッシベーション膜の開発、(3)超薄型シリコンヘテロ接合太陽電池のデバイス物理、の三つのサブテーマで研究を実施している。
平成22年度は、特にp型、ならびにn型の微結晶3C-SiCの低温製膜技術がほぼ確立された。そこで、微結晶3C-SiCを用いたヘテロ接合型太陽電池を試作したところ、製膜時の原子状水素が界面を激しくエッチングし、その結果、接合界面に多くの欠陥が生成され、開放電圧が非常に低くなることが分かった。そこで、n型Siウェハ、p型Siウェハ、それぞれに対して、界面に挿入する新たなバッファ層を考案して、最適化を図ったところ、n-3C-SiC/p-Siヘテロ接合で変換効率17.9%、またn-3C-SiC/p-Siヘテロ接合で変換効率17.0%を得ることができた。これまでに3C-SiCを用いたヘテロ接合の報告例はなく、本研究の成果が世界初である。
特に、n-3C-SiC/p-Siヘテロ接合では、3C-SiCの禁制帯幅が2.2eVとワイドギャップであるため、短波長の収集効率が非常に高いという特質を実証することができた。これらの成果をもとに、次年度は、n-3C-SiC、p-3C-SiCを両面に用いた、3C-SiC/Si両面ヘテロ接合太陽電池を開発する。
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