Research on carrier selective contact materials for monocrystalline silicon solar cells

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高い透明度と導電性を両立するキャリア選択性材料として酸化チタンに注目し、スパッタリング法および原子層堆積法による薄膜作製と特性評価を実施した。高い導電を得るためにニオブをドーピングした酸化チタン薄膜の作製には、スパッタリング法を用いた。堆積速度、基板温度、ガス流量、成膜時の圧力およびポストアニーリングプロセスの影響についての調査を実施し、最適な条件のもとで、結晶シリコン太陽電池の透明導電膜として十分な透明度と導電性を達成することができた。太陽電池への実装には、界面でのキャリア再結合速度を十分に低くすることが必要とされる。界面のパッシベーション性能については、低いダメージでの成膜が可能である原子層堆積法を用いて調査を実施した。基板温度とポストアニーリング温度を系統的に変化させるとともに、結晶シリコンとの界面に酸化アルミニウム膜を導入し、その効果を調べた。その結果、n型シリコン基板、p型シリコン基板のいずれにおいても実効少数キャリア寿命が2ミリ秒を超える良好な特性を実現することができた。高いパッシベーションを有する膜の上に、さらにニオブをドーピングした酸化チタン膜を堆積させると、成膜時のダメージによりパッシベーション性能が低下することがわかった。このダメージは、ポストアニールにより一部は回復可能であるが、さらなる高性能化が課題である。また太陽電池への実装においては、電極材料とオーミック接触を得るためのプロセス開発が必要である。