ワイドギャップ微結晶混晶を用いた新型シリコンヘテロ接合太陽電池の研究

酸素を含む微結晶SiOを新型シリコンヘテロ接合太陽電池に適用し、その有効性を実証した。まず、平成17年に開発した微結晶3C-SiCでは、膜形成時に非常に多量の原子状水素を必要とし、製膜初期にシリコン表面が荒れるため、界面制御が難しくなった。これに対して、微結晶SiO系では、比較的少ない原子状水素で微結晶化が生じ、しかも禁制帯幅もヘテロ接合を構成するのに充分な大きさが得られると期待されることから、高効率化への近道と考えられる。また、従来のホットワイヤー法により作製した微結晶3C-SiCには、多量のフィラメント材料が混入していることが明らかとなった。そこで、平成18年度は、VHFプラズマCVD法を用いて、下記の研究を行った。(1)VHF-PCVD法による微結晶SiOの製膜技術開発原料ガスにモノシランとCO_2ならびに水素を用いたVHF-PCVD法にて、微結晶SiOを形成する技術を開発した。水素希釈比や放電条件、CO_2の流量などにより、禁制帯幅、膜中水素の結合状態、局在準位密度、暗状態での導電率、光照射下での導電率などがどのように変化するかを評価した。これにより、アモルファス/微結晶の構造制御が可能となり、ヘテロ接合材料として相応しい製膜条件を見出すことができた。さらに、アモルファスSiOならびに微結晶SiOへのn形、p形ドーピングを行い、ドーピング層として適した導電率を得ることが可能となった。(2)SiO/Si系ヘテロ接合太陽電池の試作p形Siを基板として用いて、SiO/Siからなるヘテロ接合太陽電池を試作した。その結果、界面にバッファ層を挿入すると効率向上が図られることが明らかとなり、n形微結晶SiO/バッファ層/p-Si/p-a-SiO/裏面電極構造のセルにて、15.3%(Voc=620mV, Isc=32.1mA/cm^2,FF=0.77)を得ることができた。界面構造の制御によりVoc=640mVのセルも得られている。

酸素を含む微結晶SiOを新型シリコンヘテロ接合太陽電池に適用し、その有効性を実証した。まず、平成17年に開発した微結晶3C-SiCでは、膜形成時に非常に多量の原子状水素を必要とし、製膜初期にシリコン表面が荒れるため、界面制御が難しくなった。これに対して、微結晶SiO系では、比較的少ない原子状水素で微結晶化が生じ、しかも禁制帯幅もヘテロ接合を構成するのに充分な大きさが得られると期待されることから、高効率化への近道と考えられる。また、従来のホットワイヤー法により作製した微結晶3C-SiCには、多量のフィラメント材料が混入していることが明らかとなった。そこで、平成18年度は、VHFプラズマCVD法を用いて、下記の研究を行った。(1)VHF-PCVD法による微結晶SiOの製膜技術開発原料ガスにモノシランとCO_2ならびに水素を用いたVHF-PCVD法にて、微結晶SiOを形成する技術を開発した。水素希釈比や放電条件、CO_2の流量などにより、禁制帯幅、膜中水素の結合状態、局在準位密度、暗状態での導電率、光照射下での導電率などがどのように変化するかを評価した。これにより、アモルファス/微結晶の構造制御が可能となり、ヘテロ接合材料として相応しい製膜条件を見出すことができた。さらに、アモルファスSiOならびに微結晶SiOへのn形、p形ドーピングを行い、ドーピング層として適した導電率を得ることが可能となった。(2)SiO/Si系ヘテロ接合太陽電池の試作p形Siを基板として用いて、SiO/Siからなるヘテロ接合太陽電池を試作した。その結果、界面にバッファ層を挿入すると効率向上が図られることが明らかとなり、n形微結晶SiO/バッファ層/p-Si/p-a-SiO/裏面電極構造のセルにて、15.3%(Voc=620mV, Isc=32.1mA/cm^2,FF=0.77)を得ることができた。界面構造の制御によりVoc=640mVのセルも得られている。