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2013 年度 実績報告書

結晶シリコンソーラーセルの水蒸気熱処理による特性改善機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23560360
研究機関東京農工大学

研究代表者

蓮見 真彦  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60261153)

キーワード太陽電池 / シリコン / 少数キャリアライフタイム / マイクロ波吸収測定
研究概要

前年度までの研究計画に則り構築した最大8インチのシリコン基板全体の実効少数キャリアライフタイムτeffを測定し得るマイクロ波吸収測定システムを用いて、シリコン基板表面のパッシベーション効果を精密評価した。光キャリアの励起には635nmと980nmの半導体レーザ光源を用いた。多波長光源を利用してτeffを測定することにより、励起光波長による光侵入長の違いを利用して試料内の光キャリアの発生場所に違いを生じさせ、シリコン中欠陥の量と分布の解析を可能とした。多波長光照射時のマイクロ波吸収データから得られたτeffを解析して、バルクライフタイム及び表面再結合速度の算定が可能になった。
本手法を用いて、これまで酸素ラジカル照射と水蒸気熱処理を組み合わせた極薄膜、水蒸気熱処理を施したSiO蒸着膜などのシリコン表面パッシベーション効果について評価した。さらに、最終年度はシリコン基板に注入した不純物のマイクロ波加熱による活性化について評価した。イオン注入直後のシリコン基板のτeffは635nm光照射時1.4μs、980nm光照射時13μsとなり、両者に差が生じた。これは980nm光照射時に基板奥深くで発生したキャリアがシリコン表面に拡散して消滅することを示している。即ちシリコン結晶バルクは欠陥が少なく良質であり、表面に高密度の再結合欠陥が局在することがわかる。一方、熱処理後のτeffは100μsに増加し、且つ635nmと980nmの照射光波長に依らなかった。この結果はシリコン表面の再結合欠陥がマイクロ波加熱により回復したことを示している。
これらの結果は、マイクロ波吸収測定がシリコン表面のパッシベーション状態の精密評価のみならず、pn接合の評価にも有用であることを示している。本研究により得られた成果はJpn. J. Appl. Phys誌など原著論文7件にまとめ、国際会議発表11件を行った。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Activation of silicon implanted with phosphorus and boron atoms by microwave annealing with carbon powder as a heat source2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Hasumi, Tomohiko Nakamura, Shinya Yoshidomi, and Toshiyuki Sameshima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 53 ページ: 05FV05-1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.05FV05

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi junction solar cells using band-gap induced cascaded light absorption2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sameshima, Hitomi Nomura, Shinya Yoshidomi, and Masahiko Hasumi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 53 ページ: 05FV07-1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.05FV07

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo induced minority carrier annihilation at crystalline silicon surface in metal oxide semiconductor structure2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sameshima, Jun Furukawa, Tomohiko Nakamura, Satoshi Shigeno, Tomohito Node, Shinya Yoshidomi, and Masahiko Hasumi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 53 ページ: 031301-1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.031301

    • 査読あり
  • [学会発表] Activation of Silicon Implanted with Dopant Atoms by Microwave Heating2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sameshima, T. Nakamura, S. Yoshidomi, M. Hasumi, T. Ishii, Y. Inouchi, M. Naito and T. Mizuno
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Hilton Fukuoka Sea Hawk
    • 年月日
      2013-09-26
  • [学会発表] Oxygen Radical Treatment used for Fabricating Metal-Insulator-Semiconductor Solar Cells

    • 著者名/発表者名
      滋野聖,吉冨真也,蓮見真彦,鮫島俊之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
  • [学会発表] Crystallization of Amorphous Silicon Thin Films by Microwave Heating

    • 著者名/発表者名
      中村友彦,吉冨真也,蓮見真彦,鮫島俊之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
  • [学会発表] 酸素プラズマ処理によるシリコン表面パッシベーション

    • 著者名/発表者名
      野手智仁,吉冨真也,古川潤,阿部博史,蓮見真彦,鮫島俊之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
  • [学会発表] Silicon Surface oxidation and Passivation by Remote Induction-Coupled Oxygen Plasma

    • 著者名/発表者名
      鮫島俊之,蓮見真彦,吉冨真也,中村友彦,滋野聖
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
  • [学会発表] Activation of Silicon Implanted with Dopant Atoms by Microwave Heating

    • 著者名/発表者名
      中村友彦,滋野聖,吉冨真也,蓮見真彦,石井寿子,鮫島俊之,井内裕,内藤勝男,水野智久
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
  • [学会発表] Multi-Connected Solar Cells Using Band-Gap Induced Cascaded Light Absorption

    • 著者名/発表者名
      TOSHIYUKI SAMESHIMA, SHINYA YOSHIDOMI and MASAHIKO HASUMI
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
  • [学会発表] Microwave Annealing of Phosphorus Implanted p-type Silicon

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Hasumi, Shinya Yoshidomi and Toshiyuki Sameshima
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
  • [学会発表] Passivation of silicon surface by laser rapid heating

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sameshima, Hiroshi Abe, Masahiko Hasumi, Tomohisa Mizuno, Naoki Sano
    • 学会等名
      LPM2013
    • 発表場所
      Toki Messe, Niigata
  • [学会発表] Activation of Silicon Implanted with Phosphorus Atoms by Microwave Heating

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshidomi, C. Akiyama, J.Furukawa, M. Hsumi, T. Ishii, T. Sameshima, Y. Inouchi, M. Naito
    • 学会等名
      THE TWENTIETH INTERNATIONAL WORKSHOP ON ACTIVE-MATRIX FLATPANEL DISPLAYS AND DEVICES
    • 発表場所
      Ryukoku University Avanti Kyoto Hall, Kyoto
  • [学会発表] Minority Carrier Annihilation at Crystalline SiliconSurface in MOS Structure

    • 著者名/発表者名
      J. Furukawa, S. Yoshidomi, M. Hasumi, T. Sameshima
    • 学会等名
      THE TWENTIETH INTERNATIONAL WORKSHOP ON ACTIVE-MATRIX FLATPANEL DISPLAYS AND DEVICES
    • 発表場所
      Ryukoku University Avanti Kyoto Hall, Kyoto

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公開日: 2015-05-28  

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