2013 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, 理工学研究科, 教授 (40111653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮島 晋介 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (90422526)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 太陽光発電 / ヘテロ接合 / シリコン太陽電池 |
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| Research Abstract |
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、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ナノ表面・界面制御に関する研究を実施した。
（１）p型nc-3C-SiC/Siヘテロ接合の高品質化：ワイドギャップかつ低光吸収であるp型ナノ結晶3C-SiC薄膜を作製し、電気的・光学的特性を評価した。特に、水素希釈比の増加により品質の高い結晶が作製され、電気的・光学的特性を大きく改善させることに成功した。また、ナノ結晶3C-SiC薄膜の結晶性を評価する手法としてConductive-AFM法を提案した。これにより、アモルファス成分とナノ結晶成分の電気特性の差を利用して結晶化率を推定することが可能となった。つぎに、原子状水素によるエッチング耐性に優れたアモルファスシリコンカーバイドからなるパッシベーション膜の開発を行った。その結果、表面再結合速度6.8 cm/sを達成した。さらに、n型結晶Si基板を用いたヘテロ接合太陽電池に適用した結果、開放電圧が302mVから648mVへと大きく向上し平坦基板で18％の変換効率が達成された。
（２）テクスチャ基板上への高品質ヘテロ接合の形成：ヘテロエミッタとしてアモルファスSiOを用いてテクスチャー基板へのヘテロ接合形成に関する最適化を行った。これによりテクスチャーサイズが光閉じ込めだけでなく、表面再結合速度や曲線因子に大きな影響を与えていることが明らかになった。洗浄プロセスや凹凸形状などの最適化により、700mVを超える高い開放電圧を達成した。
（３）デバイスの試作による高効率の実証： 以上の要素技術開発により、アモルファスSiOを用いたヘテロ接合太陽電池で20.1％、p型ナノ結晶3C-SiCを用いた場合は18.0％の変換効率を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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