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双晶制御による多結晶シリコン太陽電池の高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 17560652
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関九州大学

研究代表者

宮原 広郁  九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (90264069)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード双晶 / 多結晶シリコン / ファセット / 太陽電池 / 結晶成長 / 過冷度 / 光発電 / キャリア拡散長 / 太陽光発電
研究概要

多結晶シリコン太陽電池の発電効率並びに生産性・経済性を高めるために,多結晶インゴットを構成する柱状晶の均質性,結晶方位,結晶粒径に寄与する双晶の影響を調査した.内径20mm,長さ100〜140mmの石英製るつぼを用い,Bridgman型炉によりAr雰囲気で温度勾配10〜20K/cm,凝固速度0.075〜9.6mm/minで11Nの高純度Si結晶を一方向凝固させた.1.2mm/min程度以下の低速で凝固させると,結晶は熱流方向に沿って柱状に成長し,低速ほど粗大化した.粗大な結晶内部ではΣ3双晶(双晶面{111})が熱流方向に平行に配列していた.そこで,下部に<111>、<101>および双晶を有する<211>方位の種結晶を配置して成長過冷度を測定したところ,<111>方位試料が2.5〜5.5Kと最も大きな値を有し,続いてく101>試料、そして双晶を含むく211>方位試料が0.5〜3.5Kと最も小さな値を示した。固液界面における双晶がキンクサイトとなり結贔成長を助長すると考えられ,分子動力学シミュレーションにより原子の挙動を解析したところ,双晶を含む<211>がファセット成長中では比較的早く成長する結果が得られた.一方,試料底部には試料内部より粗大でるつぼ底面に<101>及び<211>方位を有する結晶が見られた.そこで,初期凝固で得られた粗大結晶を中・後期凝固部でも保持することを目的として,初期凝固速度と後期速度を系統的に変化させたところ,初期凝固部で粗大結晶を得るには,0.6〜2.4mm/minの凝固速度に相当する過冷度が必要であるが,中・後期凝固部でも結晶を保持するためには,0.12〜0.3mm/minまで凝固速度を低下させる必要があることが明らかとなった.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2006

すべて 雑誌論文 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of Reentrant Twin Corners on Directional Solidification of Polycrystalline Silicon2006

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyahara, Seiko Nara, Keisaku Ogi
    • 雑誌名

      Proceedings of World Conference on Photovoltaic Energy Conversion

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solidification conditions at the Early Sages for Grain Control of Polycrystalline Silicon Ingot2006

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyahara, Takafumi Nakashima, Kozo Wakasugi, Seiko Nara, Keisaku Ogi
    • 雑誌名

      Proceedings of World Conference on Photovoltaic Energy Conversion

      ページ: 1223-1226

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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