多結晶シリコンの組織形成機構の解明および太陽電池用完全配向型多結晶シリコンの作製

多晶硅结构形成机理的阐明及太阳能电池用全取向多晶硅的生产

• 批准号: 16686001
• 负责人: 藤原 航三
• 金额: $ 17.39万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16686001/
• 关键词: デンドライト; 半導体バルク多結晶; 太陽電池; キャスト法; 融液成長; その場観察; バルク多結晶シリコン; 結晶方位; 固液界面形; 結晶成長速度; 結晶粒界

本研究は、太陽電池用高品質Siバルク多結晶の成長技術を開発することを最終目的として行われた。Siバルク多結晶の高品質化を実現するためには、結晶粒方位、粒サイズ、粒界密度などを制御する必要があり、これらを制御するための結晶成長メカニズムを明らかにしなければならない。本研究では、Siバルク多結晶の融液成長過程の直接観察装置を開発し[1]、本装置を用いた成長実験により、Siバルク多結晶の一方向成長初期過程において、デンドライト結晶を成長させる条件を明らかにした。デンドライト結晶は成長速度が速く、結晶粒の粗大化に有効であるだけでなく、デンドライト結晶上面の方位が限られた方位に限定されることから方位制御にも有効であることが判った[2]。この知見をキャスト法に適用したデンドライト利用キャスト成長法を提案した[2]。キャスト法によるSiバルク多結晶インゴットの一方向成長初期過程に、坩堝底面に沿ってデンドライト結晶を成長させることによって、インゴット下部においてデンドライト組織が形成される。これらのデンドライト結晶上面の方位は(112)面または(110)面に揃っており、このデンドライト組織上にバルク多結晶を成長させることによって、方位および粒サイズが制御された高品質Siバルク多結晶インゴットが得られた。このインゴットを用いて作製した太陽電池の変換効率は、従来のキャスト法で作製したSiバルク多結晶の太陽電池の変換効率を上回ることを実証した[3]。[1]K. Fujiwara et al. J. Crystal Growth,262(2004),124.[2]K. Fujiwara et al. J. Crystal Growth (in press).[3]K. Fujiwara et al. Acta Materialia (in press).

The ultimate goal of this research is to develop high-quality silicon polycrystalline growth technology for solar cells. High-quality silicone polycrystalline material, crystal grain orientation, grain boundary density, and grain boundary density controlするNecessaryがあり、これらをcontrolするためのcrystallization growthメカニズムを明らかにしなければならない. In this study, a device for direct observation of the molten growth process of polycrystalline silicon was developed [1], and the device was used for growth monitoring.り、Si polycrystalline one-way growth initial process において, デンドライトcrystal を growth conditions を明らかにした. The growth rate of デンドライト crystallization is very fast, the coarsening of crystal grains is effective, and the デンドライト knot is effective The azimuth of the crystal surface is limited and the azimuth is limited and the azimuth control is valid and effective [2]. The application of the この知をキャスト法にしたデンドライトutilization of the キャストgrowth methodをproposalした[2].キャスト法によるSiバルクPolycrystalline インゴットのOne-way growth initial process に, crucible bottom edge ってデンドライト Crystallization を Growth させることによって, インゴット Lower Part においてデンドライト Organization が Formation される.これらのデンドライト Crystal upper direction は (112) surface または (110) surface に揃っており, このデンドライト organization upper にバルPolycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline polycrystalline silicone.このインゴットをproduced by いてしたsolar battery conversion efficiencyは、従来のキャスト法でThe conversion efficiency of silicon polycrystalline solar cells has been verified previously [3]. [1] K. Fujiwara et al. J. Crystal Growth, 262 (2004), 124. [2] K. Fujiwara et al. J. Crystal Growth (in press). [3] K. Fujiwara et al. Acta Materialia (in press).

项目成果

Growth of Structure-Controlled Polycrystalline Silicon Ingot for Solar Cells by Casting

太阳能电池用结构控制多晶硅铸锭生长

• 发表时间: 2006
• 期刊: Acta Materialia (印刷中)
• 作者: M.Yamato;el.al;Editerd by N.Naga;Shigeru Suzuki;Katsuya Inoue;Shigeru Suzuki;Kiyoshi Kanie;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Kiyoshi Kanie;Kiyoshi Kanie;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;S.Saito;S.Saito;S.Saito;斎藤 進;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;K.Fujiwara et al.
• 通讯作者: K.Fujiwara et al.

半導体バルク多結晶の作製方法

半导体块状多晶的制造方法

• 发表时间: 2005

Directional growth method to obtain high polycrystalline silicon from its melt

从熔体中定向生长高多晶硅的方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: J.Crystal Growth (印刷中)
• 作者: M.Yamato;el.al;Editerd by N.Naga;Shigeru Suzuki;Katsuya Inoue;Shigeru Suzuki;Kiyoshi Kanie;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Kiyoshi Kanie;Kiyoshi Kanie;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;S.Saito;S.Saito;S.Saito;斎藤 進;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;K.Fujiwara et al.;K.Fujiwara et al.
• 通讯作者: K.Fujiwara et al.

Structural properties of directionally grown Polycrystalline SiGe for solar cell

太阳能电池用定向生长多晶硅锗的结构特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Crystal Growth 274・3-4
• 作者: M.Yamato;el.al;Editerd by N.Naga;Shigeru Suzuki;Katsuya Inoue;Shigeru Suzuki;Kiyoshi Kanie;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Sang-Koo Kwon;Kiyoshi Kanie;Kiyoshi Kanie;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;蟹江 澄志;S.Saito;S.Saito;S.Saito;斎藤 進;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;S.Saito;K.Fujiwara et al.;K.Fujiwara et al.;K.Fujiwara et al.
• 通讯作者: K.Fujiwara et al.