2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of Sr-silicate layer as field effect passivation film for Si solar cell
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26820116
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
堀田 育志 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (30418652)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ストロンチウムシリケイト / シリコン / 太陽電池 / 電界効果パッシベーション / 固定電荷密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Srシリケイトで最も構造が安定な組成であるSr2SiO4薄膜に対しするSrとSi比のチューニングを行い、固定電荷特性の評価を行なった。その結果、組成の変化に対して大きな固定電荷密度の変化は観測されなかった。つまり、SrとSiの組成は、膜中の電荷密度の形成には関与していないと考えられる。一方、膜の表面ラフネスはSrとSiの組成が2:1からずれると途端に大きくなることから、構造的な安定性の観点からSr2SiO4組成が最も優れていると考えられる。
昨年度まで行ってきたSrO層をアニールする方法では、シリケイト化の為に600度のアニール温度が必要であり、さらなる低温アニールの効果を調査することが困難であった。高温アニールでは、膜の状態やシリコン基板との界面特性が変化することが考えられる。そこで、Sr2SiO4組成のターゲットを用いて直接Srシリケイト薄膜を形成し、アニール条件を下げることで電荷特性の変化を調査した。この結果、400度のアニール処理を行なったSrシリケイト薄膜において、10の13乗台の大きな固定電荷密度を持つことがわかった。これは、研究開始当初より1桁大きい値であり、これまで非常に大きな固定電荷が報告されているAl2O3膜に匹敵する値である。また、電荷がSrシリケイト層の薄い部分に集中していることを膜厚依存性から明らかにした。結果、界面でのシリケイト結合が電荷の形成に重要な役割を果たしていることが分かった。アニール温度が低い場合は、SrイオンがSi側に移動することで電気双極子を生じる。これが固定電荷の起源となる。一方、アニール温度が高温になるに従って酸素イオンの移動が多くなり、電気双極子を相殺するため、固定電荷密度は低下する。以上のように、Srシリケイト薄膜において、高い固定電荷密度を実現し、その発生メカニズムを解明することに成功した。
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Research Products
(7 results)
