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2010 Fiscal Year Annual Research Report

高効率太陽電池用高品質基板材料の新規作成法

Research Project

Project/Area Number 22760005
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

ムカンナン アリバナンドハン  静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (50451620)

Keywordsシリコン / シリコンゲンルニウム / 太陽電池 / 寿命 / ドーピング
Research Abstract

市販されているシリコン太陽電池の変換効率は約20%であり、変換効率のさらなる向上が求められている。太陽電池の変換効率を高くするためには、結晶欠陥発生を抑制することが必要である。本研究は、変換効率を向上させるために、偏析係数の大きなGeに注目し、(1)BとGeの添加がSi結晶中のボイド欠陥形成および光照射による結晶品質劣化に及ぼす効果を明らかにすること及び(2)GaをドープしたSi_<1-x>Ge_x結晶の偏析現象、欠陥発生機構及び寿命に対するGe組成の効果を明らかにすることを目的とした。
本年度はBとGeの添加がSi結晶中のボイド欠陥形成等に及ぼす効果を調べた。チョクラルスキー成長法により、BとGeを添加したSi種結晶を成長させた。全ての結晶においてB濃度は1×10^<16>atoms/cm^3に固定し、Ge添加量を0から1×10^<21>atoms/cm^3の範囲で変化させた。BとGeを添加することで、ボイド欠陥密度が低下した。また、少数キャリアライフタイムとSi結晶中のGe濃度の関係を調べた結果、Geを添加することで少数キャリアライフタイムが大きくなった。本研究により、BとGeを添加したSi結晶は、ボイド欠陥の形成を抑制でき、かつ、光照射の劣化がおこりにくいことが実証された。
1,500℃まで加熱できるSi_<1-x>Ge_x結晶成長用の電気炉を購入し、電気炉の温度分布を測定した。Si種結晶/GaドープGe/Si供給原料から構成される試料を用いて、様々な成長温度でSi_<1-x>Ge_x結晶成長を実施した。1,100℃で100時間保持することで長さ15mm、直径18mmのSi_<1-x>Ge_x結晶を成長させた。

  • Research Products

    (21 results)

All 2011 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Growth of Si_<1-x>Ge_x Bulk Crystals with Highly Homogeneous Composition for Thermoelectric Applications2011

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, Y.SAITO, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, H.IKEDA, A.TANAKA, T.TATSUOKA, D.K.ASWAL, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA
    • Journal Title

      J.Crystal Growth

      Volume: 318 Pages: 324-327

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Impact of Ge Codoping on Grown-in O precipitates in Ga-dopedCzochralski-silicon2011

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, R.GOTH, K.FUJIWARA, T.OZAWA, Y.HAYAKAWA, S.UDA
    • Journal Title

      J.Crystal Growth

      Volume: 321 Pages: 24-28

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In-situ Observations of Dissolution Process of GaSb into InSb Melt by X-ray Penetration Method2010

    • Author(s)
      G.RAJESH, M.ARIVANANDHAN, H.MORII, T.AOKI, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, A.TANAKA, T.OZAWA, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA
    • Journal Title

      J.Crystal Growth

      Volume: 312 Pages: 2677-2682

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ga Segregation during Czochralski-Si Crystal Growth with Ge Codoping2010

    • Author(s)
      R.GOTOH, M.ARIVANANDHAN, K.FUJIWARA, S.UDA
    • Journal Title

      J.Crystal Growth

      Volume: 312 Pages: 2865-2870

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Semiconductor Alloy Crystal Growth under Microgravity2010

    • Author(s)
      Y.HAYAKAWA, M.ARIVANANDHAN, GRAJESH, A.TANAKA, T.OZAWA, Y.OKANO, K.SANKARANARAYANAN, Y.INATOMI
    • Journal Title

      AIP conference proceedings

      Volume: 1313 Pages: 45-51

  • [Presentation] Thermoelectric Properties of Compositionally Homogeneous Si_<1-x>Ge_x Bulk Crystals2011

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, Y.SAITO, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, A.TANAKA, H.IKEDA, H.TATSUOKA, A.ISHIDA, D.K.ASWAL, S.MOORTHY BABU, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] 混晶半導体バルク結晶成長に対する重力効果2011

    • Author(s)
      早川泰弘、M.ARIVANANDHAN、G.RAJESH、小山忠信、百瀬与志美、森井久史、青木徹、田中昭、鈴木那津輝、岡野泰則、小澤哲夫、稲富裕光
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] X線画像検出器を用いた混晶半導体バルク結晶成長過程の観察2011

    • Author(s)
      早川泰弘、田中昭、青木徹、M.ARIVANANDHAN、小山忠信、百瀬与志美、G.RAJESH、森井久史、小澤哲夫、岡野泰則、稲富裕光
    • Organizer
      静岡大学重点4分野 極限画像科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      静岡大学(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2011-03-14
  • [Presentation] Ge共添加によるGa添加CZ-Si単結晶の偏析現象の解析および特性の改善2010

    • Author(s)
      後藤頼良、Mukannan Arivanandhan、藤原航三、宇田聡
    • Organizer
      日本金属学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Crystal growth of InGaSb alloy semiconductor at International Space Station : Preliminary experiments2010

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, G.RAJESH, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, K.SANKARANARAYANAN, A.TANAKA, Y.HAYAKAWA, T.OZAWA, Y.OKANO, Y.INATOMI
    • Organizer
      8^<th> Japan-China-Korea Workshop, Microgravity Sciences for Asia Microgravity Pre-Symposium
    • Place of Presentation
      Akiu, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] Effect of Gravity on the Dissolution Process of GaSb into InSb Melt2010

    • Author(s)
      G.RAJESH, M.ARIVANANDHAN, H.MORII, N.SUZUKI, T.AOKI, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, A.TANAKA, K.SANKARANARAYANAN, Y.OKANO, T.OZAWA, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA
    • Organizer
      8^<th> Japan-China-Korea Workshop, Microgravity Sciences for Asia Microgravity Pre-Symposium
    • Place of Presentation
      Akiu, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] Semiconductor Alloy Crystal Growth under Microgravity2010

    • Author(s)
      Y.HAYAKAWA, M.ARIVANANDHAN, GRAJESH, A.TANAKA, T.OZAWA, Y.OKANO, K.SANKARANARAYANAN, Y.INATOMI
    • Organizer
      International Conference on Physics of EmergingFunctional Materials
    • Place of Presentation
      Bahba Atomic Research Center, Mumbai, India
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] The Effect of Gravity on the Dissolution Process of GaSb into InSb Melt : Experiments and Simulations2010

    • Author(s)
      G.RAJESH, M.ARIVANANDHAN, H.MORII, N.SUZUKI, T.AOKI, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, A.TANAKA, K.SANKARANARAYANAN, Y.OKANO, T.OZAWA, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA.
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] 微小重力環境下におけるInGaSb混晶成長実験のための予備的研究2010

    • Author(s)
      A.SUZUKI, T.YOUHEI, Y.OKANO, G.RAJESH, M.ARIVANANDHAN, Y.HAYAKAWA, A.TANAKA
    • Organizer
      化学工学会第42回秋季大会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都)
    • Year and Date
      2010-09-06
  • [Presentation] Growth of Si_<1-x>Ge_x Bulk Crystals with Highly Homogeneous Composition for Thermoelectric Applications2010

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, Y.SAITO, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, H.IKEDA, A.TANAKA, T.TATSUOKA, D.K.ASWAL, Y.INATOMI, Y.HAYAKAWA
    • Organizer
      The Sixteenth International Conference on Crystal Growth in Conjunction with The Fourteenth International Conference on Vapor Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2010-08-12
  • [Presentation] Effect of Oxygen on Defect Reaction Mechanism in Ga and Ge Codoped Czochralski-Silicon2010

    • Author(s)
      M.ARIVANANDHAN, R.GOTOH, K.FUJIWARA, T.OZAWA, Y.HAYAKAWA, S.UDA
    • Organizer
      The Sixteenth International Conference on Crystal Growth in Conjunction with The Fourteenth International Conference on Vapor Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2010-08-09
  • [Presentation] Analysis of Ga Segregation Behavior in CZ-Si Crystal Growth with Gecodoping2010

    • Author(s)
      R.GOTOH, M.ARIVANANDHAN, K.FUJIWARA, S.UDA
    • Organizer
      The Sixteenth International Conference on Crystal Growth in Conjunction with The Fourteenth International Conference on Vapor Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2010-08-09
  • [Presentation] Growth of Homogeneous Mg_2Si_<1-x>Ge_x Crystals for Thermoelectric Application2010

    • Author(s)
      Y.HAYAKAWA, M.ARIVANANDHAN, Y.SAITO, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, H.IKEDA, A.TANAKA, C.WEN, Y.KUBOTA, T.NAKAMURA, D.K.ASWAL, S.BHATTACHARY, S.MOORTHY BABU, Y.INATOMI, H.TATSUOKA
    • Organizer
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology towards Sustainable Optoelectronics
    • Place of Presentation
      EPOCAL Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki, Japan
    • Year and Date
      2010-07-26
  • [Presentation] Enhancement of Ga Doping in Czochralski-grown Si crystal and Improvement of Minority Carrier Lifetime by B- or Ge- Codoping for PV Application2010

    • Author(s)
      S.UDA, M.ARIVANANDHAN, R.GOTOH, K.FUJIWARA
    • Organizer
      Colloquium of Leibniz Institute for Crystal Growth
    • Place of Presentation
      Leibniz Institute for Crystal Growth (Berlin, Germany)
    • Year and Date
      2010-07-09
  • [Presentation] Effect of Gravity on the Growth of Ternary Alloy Semiconductor Bulk Crystals2010

    • Author(s)
      Y.HAYAKAWA, M.ARIVANANDHAN, G.RAJESH, T.KOYAMA, Y.MOMOSE, H.MORII, T.AOKI, T.KOYAMA, Y.OKANO, T.OZAWA, Y.INATOMI
    • Organizer
      電子情報通信学会、電子部品・材料研究会
    • Place of Presentation
      静岡大学(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2010-05-13
  • [Patent(Industrial Property Rights)] シリコン結晶、シリコン結晶の製造方法およびシリコン多結晶インゴットの製造方法2011

    • Inventor(s)
      宇田聡、M.Arivanandhan、後藤頼良、藤原航三、早川泰弘
    • Industrial Property Rights Holder
      宇田聡、M.Arivanandhan、後藤頼良、藤原航三、早川泰弘
    • Industrial Property Number
      特願2011-067402
    • Filing Date
      2011-03-25

URL: 

Published: 2012-07-19  

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