| 研究課題/領域番号 |
15H04154
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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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, 准教授 (40396510)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 結晶化 / フラッシュランプアニール / 太陽電池 / 多結晶シリコン / 爆発的結晶化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、非晶質シリコン膜に対しフラッシュランプアニールを行うことで発現する“爆発的結晶化”によってガラス基板上に得られる、厚さ10 ミクロン超の大粒径厚膜多結晶シリコンを薄膜太陽電池に利用する技術の確立を目的としたものである。フラッシュランプアニールは、キセノンランプからのパルス光を用いた瞬間熱処理法であり、ガラス、および非晶質シリコンの熱拡散長が数十ミクロンとなるミリ秒台の加熱時間のため、ガラス基板全体への熱損傷を抑制しつつ、ミクロンオーダーの膜厚の非晶質シリコン膜の結晶化が可能である。結晶化は、潜熱放出とその拡散により横方向に進行する、爆発的結晶化と呼ばれる機構で進行することを明らかにしており、特に、電子線蒸着により堆積した非晶質シリコン膜を前駆体に用いることで、液相エピタキシーが支配的な爆発的結晶化が発現する結果、横方向に数十ミクロン延伸した大粒径結晶粒からなる多結晶シリコン膜が得られることを、これまでの研究により確認している。
平成27年度は、爆発的結晶化の発現、および抑制を制御する手段を見出すために、非晶質シリコン膜における結晶化の起点発生機構の解明を目的に研究を行った。また、付随する研究として、結晶化に要するフラッシュランプパルス光のエネルギーを低減するため、非晶質シリコン膜表面に窒化シリコン膜を反射防止膜として形成した試料の結晶化を試み、多結晶シリコン膜形成への影響を調査した。その結果、窒化シリコン膜の利用により、結晶化に要するフラッシュランプパルス光のエネルギー低減が可能であることを確認した。また、非晶質シリコンを一部だけ二重に堆積した構造において、二重堆積部から結晶化が開始しやすい傾向を見出しており、開始点制御への利用可能性を示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
膜厚10ミクロンの多結晶シリコン形成については、電子線蒸着装置の製膜速度の問題などにより試行できていない。外部機関への非晶質シリコン試料作製依頼も今後平行して進める。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度分の検討内容としては、主に太陽電池構造の決定を予定している。ガラス基板側から光を入射するスーパーストレート型と、ガラス側から光を入射するサブストレート型を作製する。いずれの構造においても、フラッシュランプアニールによる多結晶シリコン膜形成後、触媒化学気相堆積法によりノンドープおよびドープ非晶質シリコン膜を堆積する。これにより、スーパーストレート型においては裏面側、サブストレート型においては表面側での少数キャリア再結合速度の劇的な低減と、付随する開放電圧の向上が期待される。透明導電膜には、酸化インジウム錫(ITO)とAlおよびGaドープ酸化亜鉛(AZO, GZO)を用いる。金属膜は、AlもしくはAgを用いる。
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