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シリコン多結晶の微細組織制御と高効率薄膜太陽電池への応用

硅多晶微结构控制及其在高效薄膜太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
10F00058
负责人：
宇佐美徳隆
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00058/
关键词：
Si多結晶 Al誘起層交換成長法太陽電池その場観

项目摘要

本研究では、組織制御された高品質なSi薄膜多結晶による高効率薄膜太陽電池の実現のため、ガラス基板上に、<111>配向し、キャリアの再結合中心となるランダム粒界や欠陥を低減した大粒径(数十～数百ミクロン)で表面平坦性に優れたSi薄膜多結晶の実現を目指す。成長の基本技術として、Al誘起層交換成長法について検討を行い、成長過程のモフォロジー・結晶構造・電子状態変化などを「その場観察」することにより、そのメカニズムを根源的に解明し、新たな成長技術の開発のための指導原理を構築することを目的とする。成長温度とSi薄膜の方位分布の関係を調べたところ、熱処理温度の増加に伴い、{111}面が占める割合が減少し、{100}面の割合が増加した。さらに、試料断面の方位解析を行ったところ、Siが特定の方位に配向している場合でも、Alの方位はランダムであり、Alの粒径はSiと比較して、遥かに小さいことがわかった。これまでの報告では、熱処理時に形成されるAl酸化物とSiのエピタキシャル関係により、Siの優先方位が決定されるとされていたが、本研究の結果は、Siの優先方位と、Alの方位が無関係であることを示している。この結果から、我々は優先方位が、全自由エネルギーを最小化するようなメカニズムで決定されていると考えた。つまり、低温で成長速度が遅い場合は、表面エネルギーの小さいSi{111}が支配的となり、高温で成長速度が速い場合には、ラフ面であるSi{100}が支配的となるというモデルである。

This research is based on the structure control of high-quality Si thin film polycrystalline high-efficiency thin film solar cells on the substrate, <111> alignment, and キャリThe recombination center of the particle boundary is reduced, the large particle size (tens to hundreds of particles) and the surface flatness are optimized, and the Si thin film polycrystalline is present in the mesh. Basic technology of growth: Al induced layer exchange growth method: Al induced layer exchange growth method: growth process: growth process: crystal structure and electronic state change: Field inspection "することにより、そのメカニズムをroot's に解明し、新たThe guiding principle and purpose of the development of growth technology are the same. The relationship between the growth temperature and the azimuth distribution of the Si film is adjusted, the heat treatment temperature is increased, the heat treatment temperature is increased, the {111} surface is cut and combined, and the {100} surface is cut and combined, the increase is added. Analysis of the orientation of the sample cross section Al's orientation is small, Al's particle size is relatively small, Al's particle size is relatively small, and Al's particle size is relatively small.これまでのreportでは、されるAl acid compound formed during heat treatmentとSiのエピタキシャル Relationship により、Siのpriority orientationがDetermine the results of this study, the results of this study, the priority direction of Si, and the direction of Al. It does not matter.このRESULTS から、我々は PRIORITY DIRECTION が、ALL FREE エネルギーをminimization するようなメカニズムでdetermination されているとtestえた.つまり, low temperature growth rate が遅い occasion は, surface エネルギーの小さいSi{111}が dominated となり, The growth rate is high and the growth rate is high, and the ラフ面であるSi{100}が is controlled by the となるというモデルである.