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シリコンヘテロ接合太陽電池用アモルファス窒化ガリウム電子選択コンタクトの実現

硅异质结太阳能电池非晶氮化镓电子选择性接触的实现

基本信息

批准号：
19J23461
负责人：
白取優大
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、結晶シリコン/窒化ガリウム(GaN)電子選択コンタクトにおいて、GaN層のキャリア濃度およびGaNに接合させる金属の仕事関数が太陽電池特性に大きな影響を与えることをデバイスシミュレーションを用いて明らかにした。良好な太陽電池特性を得るためには、GaN層のキャリア濃度が概ね10^19 cm^-3程度必要であることが示唆されている。結晶シリコン/GaN電子選択コンタクトを有する太陽電池を作製し、その特性を評価した。作製した太陽電池の光照射時の電流電圧特性を測定した結果、2%程度の変換効率が得られた。作製した太陽電池において、GaN層は室温下で製膜を行っている。室温下で製膜したGaN層の電気的特性から、室温製膜では高いキャリア濃度が得られていないことが示唆されており、結果として高い太陽電池特性が得られなかったと考えられる。そこで、GaN層を高温下で製膜したところ、基板温度500℃程度で10^19 cm^-3程度のキャリア濃度が得られることを明らかにした。更に詳細な検討を行うため、シリコンヘテロ接合太陽電池の電子選択コンタクトとして一般的に用いられるn-a-Si:Hをスパッタで製膜し、結晶シリコン/n-a-Si:Hヘテロコンタクトを形成した。このヘテロ接合試料の電流電圧特性を調べたところ、ショットキー特性であった。結晶シリコン/n-a-Si:H間の伝導体不連続は小さいので、本来であればオーミック特性が得られる。そこで、デバイスシミュレーションを用いてこのヘテロ接合試料を解析したところ、n-a-Si:Hスパッタ時に下地層に多量の欠陥を誘起し、フェルミレベルピニングが生じるとショットキー特性となることを明らかにした。これらの検討により、窒化ガリウムの高温製膜と低ダメージスパッタの適用により高効率結晶シリコン/GaNヘテロ接合太陽電池で高効率が得られることを明確にした。

In the past year, the crystal structure of GaN (GaN) electron selective layer, the concentration of GaN layer and the metal content of GaN junction have great influence on the characteristics of solar cells. Good solar cell characteristics can be obtained by increasing the concentration of GaN layer to 10^19 cm^-3. The characteristics of crystalline silicon and GaN are evaluated. The current voltage characteristics of solar cells under light irradiation were measured, and the conversion efficiency was obtained at about 2% For solar cell fabrication, GaN layers are deposited at room temperature. At room temperature, the characteristics of the GaN layer are high, and the concentration of the GaN layer at room temperature is high. The GaN layer is deposited at a high temperature, and the substrate temperature is about 500℃, and the concentration is about 10^19 cm^-3 In more detail, we discuss the formation of n-a-Si:H films and crystals for electronic selection of junction solar cells. The current and voltage characteristics of this modern bonding material have been adjusted to meet the current and current characteristics. The crystalline silicon/n-a-Si:H interface conductor is not connected to the small one, and the original one is not connected to the small one. Now, when devashichmeleyrasie resin is used to analyze the current bonding sample, it is clear that a large amount of defects are induced in the lower formation when n-a-Si:H is in use, and the unique characteristics of the film are created. The high efficiency of GaN/GaN junction solar cells can be achieved by high temperature film formation and low temperature film formation.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

対向ターゲットスパッタ法による高品質i-a-Si:H層の形成とシリコンヘテロ接合太陽電池への応用

面向靶溅射法形成高质量i-a-Si:H层及其在硅异质结太阳能电池中的应用

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
白取優大;宮島晋介
通讯作者：
宮島晋介

シリコン太陽電池電子選択層応用へ向けたスパッタ法による窒化ガリウムの室温形成

溅射法室温形成氮化镓在硅太阳能电池电子选择性层中的应用

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
白取優大;宮島晋介
通讯作者：
宮島晋介

高濃度ホウ素ドープシリコンターゲットを用いたp型微結晶シリコンの作製と評価, 第82回応用物理学会秋季学術講演会

使用高硼掺杂硅靶材的p型微晶硅的制备与评价，第82届日本应用物理学会秋季学术会议

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
白取優大;宮島晋介
通讯作者：
宮島晋介

Impact of bilayer structures on the surface passivation quality of high‐rate‐sputtered hydrogenated amorphous silicon for silicon heterojunction solar cells

双层结构对硅异质结太阳能电池用高速率溅射氢化非晶硅表面钝化质量的影响

DOI：
10.1002/pip.3298
发表时间：
2020
期刊：
Progress in Photovoltaics: Research and Applications
影响因子：
0
作者：
Bin Mohd Zulkifly Faris Akira;Shiratori Yuta;Nakada Kazuyoshi;Miyajima Shinsuke
通讯作者：
Miyajima Shinsuke

Device simulation of silicon heterojunction solar cell with InGaN electron selective contact

InGaN电子选择性接触硅异质结太阳能电池的器件模拟