成果報告書詳細
管理番号20140000000660
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 極限シリコン結晶太陽電池の研究開発 (高効率、低価格EMC多結晶ソーラーシリコン製造技術確立)
公開日2015/5/27
報告書年度2010 - 2012
委託先名株式会社SUMCO
プロジェクト番号P7015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度-平成24年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 極限シリコン結晶太陽電池の研究開発(高効率、低価格EMC多結晶ソーラーシリコン製造技術確立)

1.nタイプ多結晶は量産されておらず、EMC法でもこれまでに作製したことはない。今回、抵抗率の異なるnタイプ多結晶を6本作製した。nタイプ(リン)は偏析係数がpタイプ(ボロン)よりも小さいために抵抗率が大きく変化し、CZ法やCAST法では歩留りに悪影響を及ぼす。しかしEMCでは製造中にドーパント(リン)を投入できるために、抵抗率を一定に維持できる可能性がある。しかしリンはボロンに比べて蒸発しやすいので、その点に注意する必要がある。実際には蒸発の影響は考慮するほどのものではなく、一定の抵抗率の結晶が作製可能なことを確認した。本手法を用い、抵抗率の異なる6本のサンプルを試作し、このうち、抵抗率と品質との関係を詳しく調べるために1本の結晶で成長方向で抵抗率の異なる結晶を作製した。2.nタイプ多結晶の品質を評価した。具体的には抵抗率とライフタイム、変換効率との関係を調べた。ライフタイムは変換効率に影響する結晶性の指標となり、この値が高いほど高い変換効率が得られる可能性がある。ライフタイム評価は社内で行い、変換効率は外注(社外)で行った。ライフタイムはH24年度中間目標である200μsec以上を達成し、SiNパシべーション後の一部のサンプルでは、H26年度最終目標である400μsec以上を達成した。3.pタイプ多結晶のセル工程でのリン拡散工程に対応する工程としてnタイプ多結晶においては、ボロン拡散がある。ボロンはリンに比べて拡散係数が小さいために、より高温にする必要がある。これによる結晶性の悪化が懸念されるため、ボロン拡散の熱処理温度とライフタイムの関係を調査し、その結果、熱処理温度を900℃、930℃、970℃と上げるにつれてライフタイムが低下するような、ボロン拡散の熱処理温度とライフタイムに相関関係が確認された。これは結晶性の劣化に起因したものと考えられる。 4.変換効率の改善のため、結晶性の改善(Ar流量変更により結晶中の酸素濃度を変更し、結晶性を改善)と、金属不純物の低減を目的とした結晶製造テストを行う。上記2、3の結果・考察をふまえ、実施予定していたが、前述の委託研究中止のため未実施である。
英文要約Title: High Performance PV Generation System for the Future. R and D on Ultimate Wafer-based Si Solar Cells.(Manufacturing technology for high efficiency and low cost EMC multicrystalline solar silicon) (FY2010-2012) Final Report

1.n-type multi-crystalline wafer has not only been on the market. It has also never been grown n-type ingot by EMC. Six ingots which has different resistivity range were grown for the study. Since Phosphorous has smaller segregation coefficient than Boron, resistivity changes larger along growth direction for CZ and Cast. That change results in yield loss. However, for EMC, the stable resistivity can be achieved because dopant can be supplied continuously during crystal growing. Actually, the stable resistivity was obtained even though Phosphorous is more evaporable than Boron. By this way, six ingots which have different resistivity range were grown. 2.Recombination lifetime and conversion efficiency against resistivity is studied for n-type EMC crystal. Recombination lifetime is indicator for character of crystal which affects conversion efficiency. Higher lifetime is higher conversion efficiency can be obtain. Lifetime was evaluated in house. Conversion efficiency was evaluated outsourcing.Lifetime is achieved over 200usec which is the middle term target in 2012. One of the samples after SiN passivation was shown over 400usec which is the final target in 2014. 3.Boron diffusion in n-type cell process is counterpart Phosphorous diffusion in p-type cell process. Since smaller diffusion coefficient of Boron, higher temperature is necessary for Boron diffusion. Recombination lifetime was evaluated with changing temperature of the heat treatment, 900C-970C. The lifetime degrades along with higher temperature of heat treatment. It is due to the degrade of crystal structure by high temperature of heat treatment.4.For improvement in conversion efficiency, more robust crystal structure is necessary. One of the idea for the structure improvement is changing oxygen content in crystal by changing Argon gas flow. Another aspect of improving conversion efficiency is to reducing metal contamination during growing crystal. However, the growing test has not been done yet, because the company decided withdrawal from solar business.
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