SnO_2ーnSiおよびITOーnSi太陽電池の高性能化

SnO_2ーn・SiまたはITOーn・Si太陽電池は、n形Si上に、Sn,SbおよびInの塩化物をスプレ-し、酸化して製作した。本年度は使用する薬品の純度を上げ、酸素も精製して用いた。この太陽電池の暗時の静特性、光照射特性の解析、および、ESCAやSIMSによる深さ分析から以下のことが明らかになった。(1)暗時の静特性からダイオ-ド指数n、飽和電流密度J_0および障壁の高さφ_B^*が求まる。Si表面の酸化温度および時間を種々に変えて太陽電池を作り、nとφ_B^*の関係を求めると、φ_B^*=A+B/nとなる、nが小さいほどφ_B^*は大きくなる。Si表面を適度に酸化してδD_<ss>を小さくするとnは小さくなり、φ_B^*を大きくすることができる。(2)MIS形太陽電池の開放光起電力V_<OC>は、nとφ_B^*に比例することが、理論的に示される。そこで、nとV_<OC>およびφ_B^*とV_<OC>の関係をとると、nとV_<OC>は理論的予測に反し反比例し、φ_B^*とV_<OC>は予測通り比例関係にあることが分かった。次にSi基板の面方位によってV_<OC>が大きく違うことを見出した。すなわち、(100)面Siを使ったほうが(111)面Siを使ったものよりV_<OC>が15%〜20%大きいことが見出された。これは(100)面Siのほうが表面準位密度が小さくnが小さいため、φ_B^*が大きくなり、V_<OC>が大きくなるためと考えられる。(3)400℃程度の高温で熱処理すると比較的短時間でV_<OC>が低下する。この原因は、ESCA、SIMSによる深さ分析からNa^+やK^+でないことが分かり、また、静特から熱処理によってダイオ-ド指数nが増加し、このためφ_B^*が低下してV_<OC>も低下するものと考えられる。本研究による最大の変換効率は13%である。

SnO_2ーn・SiまたはITOーn・Si太陽電池は、n形Si上に、Sn,SbおよびInの塩化物をスプレ-し、酸化して製作した。本年度は使用する薬品の純度を上げ、酸素も精製して用いた。この太陽電池の暗時の静特性、光照射特性の解析、および、ESCAやSIMSによる深さ分析から以下のことが明らかになった。(1)暗時の静特性からダイオ-ド指数n、飽和電流密度J_0および障壁の高さφ_B^*が求まる。Si表面の酸化温度および時間を種々に変えて太陽電池を作り、nとφ_B^*の関係を求めると、φ_B^*=A+B/nとなる、nが小さいほどφ_B^*は大きくなる。Si表面を適度に酸化してδD_<ss>を小さくするとnは小さくなり、φ_B^*を大きくすることができる。(2)MIS形太陽電池の開放光起電力V_<OC>は、nとφ_B^*に比例することが、理論的に示される。そこで、nとV_<OC>およびφ_B^*とV_<OC>の関係をとると、nとV_<OC>は理論的予測に反し反比例し、φ_B^*とV_<OC>は予測通り比例関係にあることが分かった。次にSi基板の面方位によってV_<OC>が大きく違うことを見出した。すなわち、(100)面Siを使ったほうが(111)面Siを使ったものよりV_<OC>が15%〜20%大きいことが見出された。これは(100)面Siのほうが表面準位密度が小さくnが小さいため、φ_B^*が大きくなり、V_<OC>が大きくなるためと考えられる。(3)400℃程度の高温で熱処理すると比較的短時間でV_<OC>が低下する。この原因は、ESCA、SIMSによる深さ分析からNa^+やK^+でないことが分かり、また、静特から熱処理によってダイオ-ド指数nが増加し、このためφ_B^*が低下してV_<OC>も低下するものと考えられる。本研究による最大の変換効率は13%である。