Siバルク結晶の粒界制御成長による双晶超格子の創生と新機能発現

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20860003
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 沓掛 健太朗 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00463795)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: シリコン / 双晶 / 超格子 / 結晶成長 / 結晶粒界 / 結晶欠陥

研究概要

本研究では、同一Si基板上の多機能デバイスの実現を目指し、Siバルク結晶中に双晶超格子を作製する方法として、複合種結晶を用いて結晶成長を行う方法を提案した。さらに、結晶成長過程における双晶形成機構として、双晶関係からの傾角ずれおよび結晶成長速度の変化が重要であることを見出した。一方、双晶超格子の電気的特性評価では、双晶周囲の転位が特性を大きく低下させることを示した。転位密度の低減が今後の課題である。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative analysis of sub-grain boundaries in Si multicrystals and their impact on electrical properties and solar cell performance (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, N. Usami, T. Ohtaniuchi, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 044909
  • 査読あり
• [学会発表] シリコンバルク多結晶の結晶成長過程における欠陥発生機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部匠朗, 沓掛健太朗, 藤原航三, 宇佐美徳隆, 中嶋一雄
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 材料科学からの結晶シリコン太陽電池の高効率化へのアプローチ (2010)
  • 著者名/発表者名: 沓掛健太朗, 宇佐美徳隆, 藤原航三, 森下浩平, 中嶋一雄
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部学術討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-02-23
• [学会発表] 太陽電池用バルク多結晶シリコンの結晶成長過程における欠陥発生 (2009)
  • 著者名/発表者名: 沓掛健太朗, 高橋勲, 宇佐美徳隆, 藤原航三, 中嶋一雄
  • 学会等名: 第39回結晶成長国内会議 (NCCG-39)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] Quantitative Analysis of Defects and Microstructures in Si Multicrystals Using X-ray Diffraction (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, N. Usami, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 学会等名: 19th International Photovoltaic Science and Engineering Conference and Exhibition (PVSEC19)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-11-09
• [学会発表] Improvement in quantitative analysis of defects and microstructures in Si multicrystals using X-ray diffraction (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, N. Usami, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 学会等名: 2009 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2009)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] Comprehensive study of defects in Si Multicrystals Toward High-Efficiency Solar Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, N, Usami, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 学会等名: 18^<th> International photovoltaic science and engineering conference and exhibition
  • 発表場所: Kolkota, India
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] On the generation mechanism of sub-grain boundaries during directional growth of Si bulk multicrystal (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, N. Usami, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 学会等名: 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
  • 発表場所: Velencia, Spain
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 結晶Si太陽電池の高効率化へ向けたSiバルク多結晶中亜粒界の総合研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 沓掛健太朗, 大谷内毅, 宇佐美徳隆, 藤原航三, 中嶋一雄
  • 学会等名: 第5回次世代の太陽光発電シンポジウム
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2008-06-26
• [学会発表] Comprehensive research of sub-grain boundaries in Si bulk multicrystal for solar cells (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kutsukake, T. Ohtaniuchi, N. Usami, K. Fujiwara, K. Nakajima
  • 学会等名: The Fourth Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-4)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-05-22