無電解析出プロセスを用いた新型シリコン太陽電池

采用化学沉积工艺的新型硅太阳能电池

• 批准号: 12750645
• 负责人: 八重 真治
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Himeji Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750645/
• 关键词: 湿式太陽電池; エネルギー交換; シリコン; 金属超微粒子; 無電解めっき; 光電気化学; 置換めっき; 白金; エネルギー変換; 超微粒子

多結晶シリコン薄膜などの安価な半導体材料に金属超微粒子を無電解析出させることで、高効率かつ低コストな太陽電池を作製することを目的に研究を行った。シリコン半導体上に白金微粒子をその大きさや分布を制御してつけることのできる白金無電解析出浴を開発し、高効率な湿式太陽電池の作製を試みた。昨年度、フッ化水素酸を含む塩化白金酸水溶液に単結晶n型シリコンウェーハを浸すだけで、大きさが80〜300nmの白金微粒子が約10^8個cm^<-2>2で置換析出することを明らかにし、約9%の光電変換効率を持つ湿式太陽電池の作製に成功した。しかし、析出する白金微粒子数密度のばらつきが大きく、制御性が低かった。あらかじめシリコン電極に塩化白金酸水溶液中で電位パルスを印加して白金の核をつけたものを無電解析出浴に浸したところ、粒子数密度および太陽電池特性の再現性がともに向上した。今年度は、初期析出核の発生を制御して無電解白金析出プロセスの制御性向上を試みた。硝酸酸化によって表面に酸化物膜を形成させたシリコンウェーハを用いて白金の無電解析出を行うと、白金粒子数密度は2〜3x10^7個cm^<-2>と大きく減少したが、そのばらつきは比較的小さくなった。また、無電解析出溶液の組成や温度、あるいはウェーハの浸漬時間を変えることがで粒子の大きさを数十から数百nmの範囲で、数密度を10^7〜10^8個cm^<-2>の範囲で制御して白金微粒子をつけることができた。この時も、適当な条件の範囲内では、ばらつきの小さな再現性の良い結果が得られた。さらに、塩化白金酸を含まない電解質溶液中でシリコン電極に電位パルスを印加したのちに白金の無電解析出を行うと、パルスを印加しなかったものよりも高い数密度で白金粒子が析出することを見いだした。以上の結果は、シリコン表面の結晶欠陥などの準位が白金析出核の生成に関与していることを示している。

The purpose of this study is to investigate the electroless deposition of metal ultrafine particles in polycrystalline thin films and semiconductor materials, and to manufacture solar cells with high efficiency and low cost. Control of the large distribution of platinum particles on semiconductor substrates and the development of platinum electroless precipitation baths with high efficiency In the past year, the aqueous solution of platinic acid containing platinic acid has been successfully prepared by immersing platinum particles with a diameter of 80 ~ 300nm in about 10^8 <-2>cm^2. The number density of precipitated platinum particles is extremely high and the control property is extremely low. Electrolytic precipitation of platinum in aqueous platinic acid solution, particle number density and reproducibility of solar cell characteristics This year, the initial precipitation of nuclear production control, electroless platinum precipitation control upward Nitric acid acidifies the surface of platinum to form an acid film, and the number density of platinum particles is 2 ~ 3x10^7 cm<-2>. The composition of the electroless precipitation solution, the temperature, the immersion time, the particle size, and the number density of platinum particles vary from 10^7 to 10^8 cm<-2>. The time, the appropriate conditions, the reproducibility and the good results are obtained. Platinum particles are precipitated in electrolyte solutions containing platinum and platinum. The above results show that the crystallization of platinum on the surface is not accurate, and the formation of platinum precipitation nuclei is related to the formation of platinum.

项目成果

八重真治: "めっき技術の湿式太陽電池への応用"表面科学. 22・6. 357-363 (2001)

八重真司：“电镀技术在湿式太阳能电池中的应用”《表面科学》22・6（2001）。

Shinji YAE: "Electrochemical Deposition of Fine Pt Particles on n-Si Electrodes for Efficient Photoelectrochemical Solar Cells"Electrochimica Acta. 47・1, 2. 345-352 (2001)

Shinji YAE：“用于高效光电化学太阳能电池的 n-Si 电极上细小 Pt 颗粒的电化学沉积” Electrochimica Acta 47・1, 2. 345-352 (2001)

八重真治: "めっき技術の湿式太陽電池への応用"表面科学. 22・6(発表予定). (2001)

Shinji Yae：“电镀技术在湿式太阳能电池中的应用”《表面科学》22/6（待发表）。