IV族微結晶材料の禁制帯幅制御と薄膜太陽電池への応用に関する研究

IV族微晶材料禁带宽度控制及其在薄膜太阳能电池中的应用研究

• 批准号: 05J08428
• 负责人: 宮島 晋介
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08428/
• 关键词: 太陽電池; ワイドギャップ材料

ワイドギャップIV族微結晶(微結晶3C-SiC:Hおよび微結晶SiC:Ge:H)のバンドギャップ制御およびこれを用いた太陽電池デバイス作製に必要な基礎技術の開発に取り組んだ。バンドギャップ制御に関しては、ホットワイヤーCVD法を用いた微結晶SiC:Ge:Hの作製に取り組んだ。従来から使用しているジメチルゲルマンに加え、モノメチルゲルマンを用いたGe添加を試みた。初めに、モノメチルゲルマンとジメチルゲルマンの分解効率を検討したところ、モノメチルゲルマンの分解効率がジメチルゲルマンより高いことが明らかになった。しかしながら、モノメチルゲルマンを用いて作製した微結晶SiC:Ge:Hを評価した結果、ジメチルゲルマンを用いて作製したものと比較して大きな違いは認められなかった。作製を目指す微結晶SiC:Ge:H結晶はGe-C結合を含むが、モノメチルゲルマン、ジメチルゲルマンともにGe-CH3結合を含んでいる。このため、膜中のGe濃度を増やすためにはGe-C-Geのような形の結合を含む原料を用いる必要があると考えられる。また、デバイス作製基礎技術の開発としては、微結晶3C-SiC:Hのドーピング技術(特にp形薄膜の作製)に重点をおいて研究を行った。微結晶3C-SiC:Hの作製時に、Al源であるトリメチルアルミニウムもしくはジメチルアルミニウムハイドライドを添加することにより、p形膜の作製を試みた。トリメチルアルミニウムを用いた実験の結果、基板温度280℃で膜を堆積した場合は、膜の導電率が10^<-6>S/cm程度と低いことが明らかになった。これはドーパントが水素により不活性化されたためである。水素による不活性化は、基板温度350℃で製膜することにより抑制でき、10^<-3>S/cm程度の導電率が得られることを見出した。さらに、デバイスのプロトタイプとしてp, iおよびnの全ての層が微結晶3C-SiC:HからなるP-I-Nダイオードの作製を行った。作製したダイオードは整流性および光電特性を示したが、量子効率スペクトルを解析した結果、i層中の欠陥密度が10^<18>cm^<-3>程度と高いことが明らかになった。今後、この材料系を実用化するためには、更なる欠陥密度の低減が必要である。

我们曾在宽间隙组微晶体（微晶3C-SIC：H和微晶体SIC：GE：H）的带隙控制方面，以及使用此产品制造太阳能电池设备所需的基本技术的开发。关于带隙控制，我们使用热线CVD方法来制造微晶SIC：GE：H。除了常规的二甲基甲基，我们还尝试使用单甲基甲基甲烷添加GE。首先，当我们研究单甲基半甲基和二甲基的分解效率时，发现单甲基半甲基的分解效率高于二甲基甘油同治的分解效率。然而，评估了使用单甲基甘氨酸产生的微晶SIC：GE：H：与使用二甲基甲基类产生的微晶SiC：H：没有观察到显着差异。旨在制造的微晶SIC：GE：H晶体中包含GE-C键，但单甲基甘氨酸和二甲基二甲体都包含GE-CH3键。因此，人们认为，要增加膜中的GE浓度，必须使用包含GE-C-GE形式的键的原材料。此外，进行了研究，重点是微晶3C-SIC：H掺杂技术（尤其是P型薄膜的制造），作为开发基本设备制造的基本技术。在制备微晶3C-SIC：H期间，通过添加三甲基铝或二甲基氢化二甲基氢化物，这是Al的来源。使用三甲基铝的实验表明，当膜在280°C的底物温度下沉积时，膜的电导率低约10^<-6> s/cm。这是因为掺杂剂被氢灭活。发现可以通过在350°C的底物温度下沉积薄膜来抑制氢的灭活，并且可以获得约10^<-3> s/cm的电导率。此外，作为设备的原型，制造了P-I-N二极管，其中P，I和N的所有层均由微晶3C-SIC制成：H。制备的二极管表现出重新融合和光电特性，但是量子效率谱分析表明，I层中的缺陷密度很高，约为10^<18> cm^<-3>。为了将这种材料系统在将来实践使用，将需要进一步降低缺陷密度。

项目成果

Annealing characteristics of Al-doped hydrogenated microcrystalline cubic silicon carbide films

Al掺杂氢化微晶立方碳化硅薄膜的退火特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: MRS SYMPOSIUM PROCEEDINGS 862
• 作者: 川口拓之;岡田英史;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Shigeyuki Muto;Junko Yahiro;Hiroaki Imai;Yuya Oaki;Kozue Furuichi;Takashi Miura;Kozue Furuichi;今井宏明;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Yuya Oaki;Hiroaki Uchiyama;Hiroaki Imai;Shinsuke Miyajima et al.
• 通讯作者: Shinsuke Miyajima et al.