プラズマ気相診断による薄膜ナノ結晶シリコン太陽電池の界面制御技術の開発

• 研究課題/領域番号: 26870347
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー学; 電子・電気材料工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 傍島 靖 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40397691)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: ナノ結晶シリコン / プラズマCVD / 太陽電池 / 薄膜物性 / 薄膜シリコン材料 / 界面評価 / 薄膜 / アモルファスシリコン / PECVD / プラスマCVD / アモルファスシリコン合金 / 薄膜シリコン

研究成果の概要

太陽電池用高速製膜ナノ結晶シリコン(μc-Si)について、作製条件やデバイス作製後の処理を用い発電性能向上を図った。μc-Siは高投入電力により膜中欠陥の増加要因とされる単寿命反応種(SLS)が多く生成されやすくなる。SiH4のチャンバー内への導入量を調節することにより、電子温度の上昇を抑止すると同時に、プラズマ発光スペクトルから、製膜時の間接的なガス温度上昇の観測を実現した。また膜表面集中する多くの欠陥に対し、バンドプロファイルを意識したa-SiCやa-SiOなどの高品質材料を表面に製膜後、熱アニール処理により、欠陥を三割程度低減することが可能であり実デバイスでの性能向上を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Control of Growth Process for Obtaining High Quality a-SiO:H (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sobajima, S. Kinoshita, S. Kakimoto, R. Okumoto, C. Sada, A. Matsuda, and H. Okamoto,
  • 雑誌名: Canadian Journal of Physics 巻: 92 号: 7/8 ページ: 582-585
  • DOI: 10.1139/cjp-2013-0558
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 高温製膜アモルファスシリコンにおける欠陥密度分布と太陽電池応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖、西尾 侑典、籠島 瑛二、久保田 晴香、松田 彰久、岡本 博明
  • 学会等名: 第63回応用物理学関係連合講演会，16.3 シリコン系太陽電池，22a-W321-10
  • 発表場所: 東京・東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Determination process of i-layer defect density in amorphous silicon solar cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasushi. Sobajima, Akihisa Matsuda, Hiroaki Okamoto,
  • 学会等名: 25th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-25)
  • 発表場所: BEXCO (Busan Exhibition & Convention center), Busan, Korea
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] a-Si:H太陽電池特性に及ぼすi層高温製膜の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 佑太、矢田 貴大、西尾 侑典、傍島 靖、松田 彰久、岡本 博明
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会，16.3 シリコン系太陽電池，14p-2S-2
  • 発表場所: 愛知・名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] 薄膜シリコン太陽電池における欠陥密度決定プロセス(I) -ドープ膜における欠陥密度- (2015)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖，松田彰久，岡本博明
  • 学会等名: 第62回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川・東海大
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] 薄膜シリコン太陽電池における欠陥密度決定プロセス(II) -pin型、nip型太陽電池における発電特性の差異- (2015)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖，松田彰久，岡本博明
  • 学会等名: 第62回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川・東海大
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] 薄膜シリコン太陽電池における欠陥密度決定プロセス(III) -nip太陽電池における発電特性の改善- (2015)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖，松田彰久，岡本博明
  • 学会等名: 第62回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川・東海大
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] PADS法を用いたアモルファスシリコンの光劣化制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖，松田彰久，岡本博明
  • 学会等名: 第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道・北海道大
  • 年月日: 2014-09-17
  • 招待講演
• [図書] 「アモルファスシリコン系ワイドギャップ材料の高品質化」プラズマ・核融合学会誌 第91巻第5号（2015）小特集「シリコン系太陽電池の高効率化に向けたプラズマCVDの科学」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 傍島 靖、松田 彰久、岡本 博明
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: プラズマ・核融合学会