ラミネート構造新型単結晶シリコン太陽電池素子開発

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(1)単結晶シリコンの薄膜成長単結晶シリコン薄膜成長には化学的気相堆積(CVD)法を用いた。成長温度1050℃において成長速度は、常圧CVD法では28μm/hであり、一方、減圧CVD法では3μm/hであった。両成長方法において、結晶性に有意差が見られなかったことより、短時間で成膜可能な常圧CVD法が有効であると考え、太陽電池素子作製には常圧CVD法を用いた。(2)プラズマCVD法で堆積したシリコン窒化膜の表面パッシベーション特性太陽電池の表面パッシベーション膜として、プラズマCVD(PCVD)法で形成したシリコン窒化膜を用いた。太陽電池表面にシリコン窒化膜を堆積することで、短波長域での分光感度特性の向上がみられた。表面再結合速度としては、堆積前2.5×10^4cm/secから堆積後4.6×10^3cm/secに約80%低減した。低抵抗シリコン基板上に作製した厚さ約10μmの単結晶シリコン薄膜太陽電池特性は、変換効率11.0%(J_<sc>=26.3mA/cm^2、V_<oc>=609mV、FF=69%)であった。また、反射防止膜特性としては波長400-1100nmで平均反射率11%(最低反射率1.3%)まで低減でき、電流の増加率としては1.5倍であった。今回、PCVD法で堆積したシリコン窒化膜は薄膜太陽電池の表面パッシベーション、反射防止膜に有用であると結論付ける。(3)単結晶シリコン薄膜太陽電池の作製・評価引き剥がし後の素子構造を仮定し、SOI(Silicon-on-Insulator)基板上に厚さ20μmの単結晶シリコン薄膜太陽電池を作製した。素子特性としては変換効率6.4%(J_<sc>=24.0mA/cm^2、V_<ox>=468mV、FF=58%)であった。V_<oc>、FFが小さいことより、さらなる結晶性の向上並びに素子構造最適化が必要である。以上、3年間の研究成果を学位論文としてまとめた。