爆発的結晶化による多結晶シリコン形成とその太陽電池応用

• 研究課題/領域番号: 15H04154
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 大平 圭介 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40396510)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 多結晶シリコン / 爆発的結晶化 / フラッシュランプアニール / 太陽電池 / 結晶化 / 半導体物性 / 結晶工学

研究成果の概要

本研究では、電子線蒸着非晶質シリコン膜にフラッシュランプアニールを行う際に発現する爆発的結晶化により形成される多結晶シリコン膜を太陽電池に応用するための基盤技術の確立を目指した。非晶質シリコン膜に意図的に厚膜部を設けることにより、爆発的結晶化の起点制御が可能となった。また、凹凸ガラス上への多結晶シリコン膜形成や窒化シリコン膜を挿入した構造の利用可能性を実証し、高効率太陽電池を形成するための指針を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽光発電が世界の基幹電力となるためには、太陽電池製造のより一層のコスト低減が必要である。本研究で確立した多結晶シリコン薄膜形成法を裏面電極型多結晶シリコン太陽電池に応用することができれば、シリコンウェハを使用しない太陽電池を実現することができ、製造工程の大幅な変革と、それに伴うコスト低減が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Crystallization of electron-beam evaporated a-Si films on textured glass substrates by flash lamp annealing (2019)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Kurata and Keisuke Ohdaira
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 58 号: SB ページ: SBBF10-SBBF10
  • DOI: 10.7567/1347-4065/aafb51
  • NAID: 120006808913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of starting point formation on the crystallization of amorphous silicon films by flash lamp annealing (2018)
  • 著者名/発表者名: Daiki Sato and Keisuke Ohdaira
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 4S ページ: 04FS05-04FS05
  • DOI: 10.7567/jjap.57.04fs05
  • NAID: 120006764011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of anti-reflection coating on the crystallization of amorphous silicon films by flash lamp annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sonoda and K. Ohdaira
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 4S ページ: 04CS10-04CS10
  • DOI: 10.7567/jjap.56.04cs10
  • NAID: 120006764014
  • 査読あり
• [学会発表] フラッシュランプアニールを用いた微結晶Si薄膜の結晶化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 家後 和美、 大平 圭介
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 表面粗さを変化させたテクスチャガラス基板が電子線蒸着非晶質Si膜のFLAでの結晶化機構に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 倉田 啓佑、 大平 圭介
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] フラッシュランプアニールによる微結晶Si薄膜の結晶化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 家後 和美、 大平 圭介
  • 学会等名: 平成30年度応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
• [学会発表] テクスチャガラス基板が電子線蒸着非晶質Si膜のFLAでの結晶化機構に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 倉田 啓佑、大平 圭介
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Crystallization of electron-beam evaporated a-Si films on textured glass substrates by flash lamp annealing (2018)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Kurata and Keisuke Ohdaira
  • 学会等名: 2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] テクスチャガラス基板上に堆積したEB蒸着非晶質Si膜のFLAによる結晶化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 倉田 啓佑、大平 圭介
  • 学会等名: 日本学術振興会第175委員会 第15回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
• [学会発表] フラッシュランプアニールによる太陽電池用多結晶シリコン膜形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大平 圭介
  • 学会等名: 第4回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] フラッシュランプアニールによるa-Si膜の結晶化に対する起点部の膜厚の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大暉、大平 圭介
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] テクスチャガラス基板上EB蒸着非晶質Si膜のFLAでの結晶化における製膜時の基板温度の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 倉田 啓佑、大平 圭介
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] テクスチャガラス基板上での電子線蒸着非晶質Si膜のFLAによる結晶化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 倉田 啓佑、大平 圭介
  • 学会等名: 平成29年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
• [学会発表] Ignition control of the explosive crystallization of amorphous silicon films by flash lamp annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Daiki Sato and Keisuke Ohdaira
  • 学会等名: 27th International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of starting point formation on the crystallization of amorphous silicon films by flash lamp annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Daiki Sato and Keisuke Ohdaira
  • 学会等名: 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] フラッシュランプアニールによるa-Si膜の結晶化に対する基板端部への起点作製の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大暉、大平 圭介
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] フラッシュランプアニールによるa-Si薄膜の結晶化における起点作製の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大暉、大平 圭介
  • 学会等名: 日本学術振興会第175委員会 第14回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
• [学会発表] フラッシュランプアニールによるCat-CVD a-Si膜の結晶化への起点作製の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大暉、大平 圭介
  • 学会等名: 第14回Cat-CVD研究会
• [学会発表] FLAでのpoly-Si形成におけるSiNx反射防止膜および照射方向の結晶構造への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 園田 裕生、大平 圭介
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] フラッシュランプアニールによるa-Si膜の結晶化における起点制御の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大暉、大平 圭介
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] FLA でのa-Siの結晶化における反射防止膜利用によるパルス光エネルギー低減 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田 裕生、大平 圭介
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学、東京都、目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] フラッシュランプアニールでのa-Siの結晶化における反射防止膜の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田 裕生、大平 圭介
  • 学会等名: 日本学術振興会第175委員会 第13回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
• [学会発表] フラッシュランプアニールでのa-Siの結晶化におけるCat-CVDで作製したSiNx膜の反射防止効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田 裕生、大平 圭介
  • 学会等名: 第13回Cat-CVD研究会
• [学会発表] FLA でのa-Siの結晶化におけるSiNx反射防止膜とパルス光入射方向の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田 裕生、大平 圭介
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Effect of anti-reflection coating on the crystallization of amorphous silicon films by flash lamp annealing (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sonoda and K. Ohdaira
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 国際学会