2015 Fiscal Year Annual Research Report
mono-like Si結晶におけるシード境界からの転位発生メカニズムの解明
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25706018
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
沓掛 健太朗 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00463795)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 結晶工学 / 結晶成長 / 結晶欠陥 / シリコン / 結晶粒界 / 転位 / モノライク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モノライク法は、ルツボ底に敷きつめた複数の単結晶Siをシードに用いて擬似単結晶Siを低コストで製造する、太陽電池用の新しい結晶成長方法である。本研究は、シード境界から転位が発生するメカニズムを解明し、転位密度を低減した結晶を実現することを目的とする。
この目的達成のため、次の研究項目を設定する。(1)シード境界の構造の組合せを網羅した結晶成長。(2)PLイメージングを用いた転位分布評価。(3)有限要素応力解析による応力集中の影響見積。(4)TEMを用いた転位発生箇所とその構造の特定による微視的な転位発生機構の解明。平成27年度では、前年度までに終えた(1)(2)の結果をうけ、(3)の研究を推進し、以下の成果を得た。また当初の研究目的をほぼ達成したため、最終年度前年度応募した科研費が採択されたため、本研究は平成27年度で終了となる。
前年度に構築した結晶モデルと計算条件、応力の抽出方法を用いて、結晶成長中に転位に働く応力を様々な結晶方位・結晶粒サイズのモノライクSiについて調べた。さらに、粒界近傍に応力が集中する機構を、歪み方向・粒界配置・結晶方位の影響に分け、生じる応力の成分を解析することで検討した。その結果、粒界近傍の応力集中は、1)弾性定数の非対角成分によって生じるせん断応力の方向が粒界を挟んで急峻に変わる、2)坩堝によって結晶外形が束縛される、ことで発生することを見出した。さらに粒界の存在による応力上昇は、結晶方位変化による単結晶中の応力上昇と同期し、ほぼ同程度の大きさであることがわかった。これらはモノライクSi中の応力制御に対して明確な指針を与え、転位密度低減に対して大きく寄与できると考える。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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