方位・粒界・粒サイズを制御した太陽電池用バルク多結晶シリコンの成長技術の確立

建立具有受控取向、晶界和晶粒尺寸的太阳能电池块状多晶硅生长技术

• 批准号: 18686060
• 负责人: 藤原 航三
• 金额: $ 19.05万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18686060/
• 关键词: 太陽電池; 多結晶シリコン; キャスト法; デンドライト成長; その場観察; 融液成長; 双晶; 過冷却融液; デンドライト

本研究の目的は、方位・粒界・粒サイズが制御された太陽電池用Siバルク多結晶インゴットの成長技術を確立することである。具体的には、申請者らが発案した「デンドライト利用キャスト法」により従来の多結晶よりも高品質な結晶を得ることである。本成長方法では、一方向成長の初期過程に坩堝底面に沿ってファセットデンドライトを成長させることが最も重要になる。本研究では、Siの融液成長過程のその場観察実験により、ファセットデンドライトが成長するための条件である、平行双晶の形成機構を明らかにし、さらにファセットデンドライトが成長するために必要な過冷却度を定量的に明らかにした。これらの基礎実験により得られた結果をデンドライト利用キャスト法の成長条件ヘフィードバックすることにより、15cmφのインゴットの成長において、成長初期に坩堝底面に沿ってファセットデンドライトを効果的に発現させるための条件を取得した。実際に、市販のSi多結晶と比較して、結晶方位が一方向に揃い、結晶粒サイズが大きく、Σ3対応粒界が多いSiバルク多結晶を得ることに成功した。この多結晶を用いて作製した太陽電池は、市販の多結晶太陽電池の変換効率を上回る特性を示した。さらに、従来の方法では結晶の品質が低下するインゴット上部においても高品質な結晶性を維持しており、歩留まりの向上に対しても有効な成長技術であることが証明された。この結果により、デンドライト利用キャスト法の実用大型装置への展開が現実味を帯びてきた。

Purpose の this study は, bearing, LiJie, サ イ ズ が suppression さ れ た solar cells with Si バ ル ク more crystalline イ ン ゴ ッ ト の growth technique を establish す る こ と で あ る. Specific に は, applicants ら が 発 case し た "デ ン ド ラ イ ト using キ ャ ス ト method" に よ り 従 to の more crystalline よ り も high quality な crystallization を る こ と で あ る. This growth method で は process, a direction of growth, early の に crucible bottom に along っ て フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト を growth さ せ る こ と が も most important に な る. This study で は, Si の melt fluid grow の そ の field 観 examine be 験 に よ り, フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト が growth す る た め の conditions で あ る, parallel twin の form institutions を Ming ら か に し, さ ら に フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト が growth す る た め に necessary な overcooling degrees を quantitative に Ming ら か に し た. こ れ ら の basis be 験 に よ り have ら れ た results を デ ン ド ラ イ ト using キ ャ ス ト の growing conditions ヘ フ ィ ー ド バ ッ ク す る こ と に よ り, 15 cm phi の イ ン ゴ ッ ト の growth に お い て, growth, early に crucible bottom に along っ て フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト を unseen fruit に 発 now さ せ る た め を の conditions obtained し た. Be interstate に, city vendor の Si more crystalline と compare し て crystallization, orientation が direction に Jian い, crystal grain サ イ ズ が big き く, 3 応 seaborne Σ LiJie が い Si more バ ル many crystalline を ク る こ と に successful し た. The <s:1> <s:1> polycrystalline を is used to fabricating <s:1> た solar cells <e:1>, and the <s:1> conversion efficiency を of commercially available <s:1> polycrystalline solar cells is shown in the previous る characteristics を. さ ら に, 従 の way で は crystallization の low quality が す る イ ン ゴ ッ ト upper に お い て も high-quality な crystalline を maintain し て お り, step left ま り の upward に し seaborne て も have sharper な growth technique で あ る こ と が prove さ れ た. こ の results に よ り, デ ン ド ラ イ ト using キ ャ ス の ト method be used large device へ の expand が now be taste を 帯 び て き た.

项目成果

Formation mechanism of parallel twins related to Si-facetted dendrite growth

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2007.03.052
• 发表时间: 2007-07
• 期刊: Scripta Materialia
• 影响因子: 6
• 作者: K. Fujiwara;K. Maeda;N. Usami;G. Sazaki;Y. Nose;K. Nakajima

太陽電池用高品質Siバルク多結晶インゴットの成長技術の開発

太阳能电池用高品质硅块多晶硅锭生长技术开发

• 发表时间: 2007
• 作者: 藤原航三;他
• 通讯作者: 他

In situ observation of Si faceted dendrite growth from low-degree-of-undercooling melts

• DOI: 10.1016/j.actamat.2008.01.038
• 发表时间: 2008-06
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: K. Fujiwara;K. Maeda;N. Usami;G. Sazaki;Y. Nose;A. Nomura;T. Shishido;K. Nakajima

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.

Si系太陽電池用バルク多結晶とその成長技術

硅基太阳能电池用块状多晶及其生长技术

• 发表时间: 2006
• 期刊: ケミカルエンジニヤリング 51・10
• 作者: K. Fujiwara;et. al.;K.Fujiwara et al.;藤原航三 他
• 通讯作者: 藤原航三 他