| 研究課題/領域番号 |
07458106
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中戸 義禮 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029502)
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| 研究分担者 |
八重 真治 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (00239716)
小林 光 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (90195800)
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| キーワード | 太陽電池 / 多結晶シリコン薄膜 / 電解析出 / 溶融塩 / 振動現象 |
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| 研究概要 |
新しい電気化学的な方法で低コストかつ良質の多結晶シリコン(Si)薄膜を製造し、これを用いて新型の高効率・低コストな太陽電池を作製することを目的として研究を行った。まず安価な四塩化ケイ素(SiCl_4)を原料とし、共晶組成のLiCl-KCl溶融塩(450℃)を電解質として、陰極上に電気化学的に多結晶Si薄膜を析出させる実験を行った。細長い単結晶Si板またはNi板を陰極に用い、これを半分だけ溶融塩に浸して、SiCl_4をセル中に吹き込むという方法で、陰極上に数μm以上の粒径をもつ多結晶Si薄膜が析出することを走査電子顕微鏡およびX線光電子分光法により確認した。ただし、SiCl_4が溶融塩にほとんど溶解しないため、陰極上に形成される溶融塩のメニスカスの上端部にのみ析出物が生じ、かつ、これが不均一であるという問題があることが明らかになった。陰極を上下させるという方法を試みたが、その上下移動の速度などを十分によく制御して行うことが難しく、まだ均一な膜は得られていない。現在、Ni陰極を用いて、これを溶融塩中に水平におき、SiCl_4ガスを吹き込むという方法を試みている。これとは別に、均一なSi薄膜を得るための実験条件を明らかにするため、Siの析出反応の機構について基礎研究を行った。まず単結晶Si電極の溶融塩中での溶解・析出に対応する電流-電位曲線を詳しく検討し、SiCl_4が-0.5V vs.Ag/AgClより負の電位でSiに還元されることを明らかにした。次に、上述の単結晶Si電極上へのSiの析出実験においてSi析出に伴う還元電流に顕著な振動現象が観測されたので、これについて検討し、この振動がSi上へのSiCl_4の還元的付加に伴う電極表面の化学構造の変化つまり溶融塩/電極界面の界面張力の変化によってメニスカスの高さが変化することによること、つまり、この振動がSi析出反応の機構に密接に関係したものであることを明らかにした。新しい太陽電池用接合法の研究についても検討し、多くの新しい有用な知見を得た。
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