無反射膜への希土類イオン注入による太陽電池の高効率化

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555089
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 河野 勝泰 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017418)
• キーワード: 太陽電池 / 希土類イオン / 無反射膜 / イオン注入 / レーザーアニール

研究概要

この研究は、光起電力材料の前駆体として希土類イオンを位置ずけ、その特徴的な光活性を生かして太陽電池に、より有効な太陽光エネルギーの移動を行わせることによって、高効率の太陽電池を開発する事を目的としている。本研究では、太陽電池そのものに付着されている無反応膜に直接希土類イオンをイオンインプランテーション装置を用いて注入する実験を行う。イオンインプランテーション装置の利用は、産業界での半導体太陽電池の製造行程の一段階として組み込めることが可能であり、これを利用すれば提案された希土類利用の太陽電池の実用化に大きく一歩近づく。本学SVBL施設クリーンルーム内に設置してあるイオン注入装置(日新電機NHV-1014A、200KV max)を用いてa-Si太陽電池(サンヨー、AM-5205)の無反射膜(SiO_2)、そして機構解明の補助として熔融石英板(99.9%SiO_2),シリコン熱酸化膜への希土類Euイオン(4f^7)の注入を行ない、注入後レーザーアニール(YAG,1.064M,0.5J)を試みた。発光スペクトルの測定では、ドーズ量の不足からかEuの明確な発光は得られなかった。注入前後での変換効率の変化は、、-3.3%であった。結果として、希土類イオン注入の効果は大きく発揮されてない。この原因として、イオン注入の加速電圧、ドーズ量ともに不足していることが考えられ、これについては、地理的に近い都立産技研の高エネルギー(2MeV)イオン注入装置、及びRBS装置の利用を申請し、より充分な注入とその確認を行なうよう、現在実験中である。更に、強い発光を得るために無機物質中の希土類イオンの発光メカニズムをしらべ、電子状態を探るための、高感度光磁気共鳴装置を製作中であるが、不足している電磁石制御及び検出系のシステムを新たに購入した。

研究成果

• [文献書誌] K.Kawano,Q.Lin,K.Ishida,Y.Hara and Khine Nyunt: "″Microwave Resonance Detection of High-energy Radiation Defects in VLSI for Space Applications″" Microwave and Millimeter Wave Technology proceedings,ICMMT′98,Beijing,China. 817-820 (1998)
• [文献書誌] K.Kawano,T.Sado,M.Nishikawa and R.Nakata.: "″Conversion Efficiency of Solar Cell with Ion-Implanted Rare Earth into Anti-Reflection Film″" 2nd World Conference and Exihibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion,Vienna,Austria,Programme. 102 (1998)
• [文献書誌] Khine Nyunt,G.P.Goh, George Sheng,K.Kotani,K.Lin,K.Ishida,Y.Hara and K.Kawano: "″ESR Characterization of Si/Sios_2s Interface by FIB Irradiation for CMOS-sype VLSI Failure Analysis Applications″" 7th International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits (IPFA99),held at Singapore,Summary. (submitted.).