|
安価で高効率な太陽電池を実現するためには、高品質な多結晶シリコンを実用多結晶成長技術であるキャスト法により作製する技術を確立する必要がある。本研究では、キャスト法により、多結晶シリコンの結晶方位および欠陥密度を制御した高品質多結晶シリコンの成長技術の確立を目指す。このためには、まず、多結晶組織の形成機構を明らかにしなければならない。そこで本研究では次の二通りの手法を用いて目的を達成する。
1.多結晶シリコンの融液成長過程のその場観察:様々な成長パラメータを制御でき、シリコンの融液成長過程を直接観察できる装置を開発し、これを用いた実験により、多結晶の方位制御に有効な結晶成長機構を明らかにする。
2.小型キャスト炉を用いた高品質多結晶シリコンの成長:その場観察実験により得られた知見を、キャスト法に適用し、結晶方位が一方向に揃った多結晶シリコンの成長技術を確立する。
本年度は、その場観察装置を設計・開発・導入した。結晶成長初期過程の詳細な観察により、ルツボ壁に沿ったラテラル成長が結晶粒の粗大化および方位の整列に有効であることを見出した。ゲルマニウムの少量添加がこの成長機構を効果的に発現させる手法の一つであることが明らかになった。実際にゲルマニウムを1at%〜10at%添加し、小型キャスト炉を用いて多結晶シリコンを成長した。この結果、多結晶のゲルマニウムを添加することで、成長初期過程に結晶粒が粗大化し、結晶方位が(110)方位に配向することを明らかにした。
|
