高効率・低コストアモルファスSi11多結晶Siタンデム型太陽電池の最適化研究

低コスト・高効率太陽電池実用化には低温製作プロセスが重要な基本技術であり、その実現に向けて薄膜ポリシリコンの開発研究が精力的に進められようとしている。。本研究はプラズマCVD法によるμc-SiC/ploy-Siヘテロ接合構造は単純でしかも低温製作という特徴から、将来の薄膜ポリシリコン太陽電池の製造の基盤技術として期待されている。a-Si/poly-Siタンデム型太陽電池の下部セルはμc-SiC/poly-Siヘテロ接合から構成され、現在までにAM1照射光で17.2%の効率が得られている^<1)>。しかし、出力特性からみると、まだまだ改善される余地が十分に残されている。こう言ったセルにおいては各構成層を個別に最適化した場合でも、その性能は各界面特性により大きく左右されている。特に曲線因子への影響は顕著である。我々は従来の構造において裏面にハイドープnμc-Siを挿入することによりすべての出力パラメータ、特にFFが大きく改善されることを明らかにし、これはBSF効果に基づく裏面再結合速度の減少によるものと推論した。本年度は、まず光学的な理論設計からはじめ、これを実際に検証するとともに、各セル構成膜の物性値と厚さの最適値を決定した。理論計算と対応する実験結果は一致することを確認し、各構成層の最適範囲を決定した。また、裏面にn μc-Si薄膜を挿入することにより、大きく出力特性が改善されることをすでに報告しているが、今回、その効果の一つは裏面再結合速度の低減によるものであることを確認した。裏面に高導電性を有する微結晶シリコンを挿入することによる性能向上が再結合速度の減少によるものであることが判明、裏面再結合速度はほぼ1桁に渡って減少し、約80cm/S程度であることが分かった。

低コスト・高効率太陽電池実用化には低温製作プロセスが重要な基本技術であり、その実現に向けて薄膜ポリシリコンの開発研究が精力的に進められようとしている。。本研究はプラズマCVD法によるμc-SiC/ploy-Siヘテロ接合構造は単純でしかも低温製作という特徴から、将来の薄膜ポリシリコン太陽電池の製造の基盤技術として期待されている。a-Si/poly-Siタンデム型太陽電池の下部セルはμc-SiC/poly-Siヘテロ接合から構成され、現在までにAM1照射光で17.2%の効率が得られている^<1)>。しかし、出力特性からみると、まだまだ改善される余地が十分に残されている。こう言ったセルにおいては各構成層を個別に最適化した場合でも、その性能は各界面特性により大きく左右されている。特に曲線因子への影響は顕著である。我々は従来の構造において裏面にハイドープnμc-Siを挿入することによりすべての出力パラメータ、特にFFが大きく改善されることを明らかにし、これはBSF効果に基づく裏面再結合速度の減少によるものと推論した。本年度は、まず光学的な理論設計からはじめ、これを実際に検証するとともに、各セル構成膜の物性値と厚さの最適値を決定した。理論計算と対応する実験結果は一致することを確認し、各構成層の最適範囲を決定した。また、裏面にn μc-Si薄膜を挿入することにより、大きく出力特性が改善されることをすでに報告しているが、今回、その効果の一つは裏面再結合速度の低減によるものであることを確認した。裏面に高導電性を有する微結晶シリコンを挿入することによる性能向上が再結合速度の減少によるものであることが判明、裏面再結合速度はほぼ1桁に渡って減少し、約80cm/S程度であることが分かった。