成果報告書詳細
管理番号100013381
タイトル平成18年度-平成19年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム未来技術研究開発 n型多結晶シリコン製造技術の研究開発
公開日2009/3/13
報告書年度2006 - 2007
委託先名株式会社第一機電
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約現在太陽電池産業の拡大に伴い、結晶シリコン系太陽電池用原料の不足が深刻な問題となってきている。そのため薄型化への各種技術開発が進められている。将来的に超薄型多結晶シリコン太陽電池を実現するためには、n形多結晶シリコンの背面電極型セルや、アモルファスシリコンとのヘテロ接合型セルのモジュール化が必須な技術となる。更にこれら技術の高品質化を実現する為に、一方向凝固技術によるn形多結晶シリコンインゴット製造条件の最適化を実現し、その品質評価及び品質改善技術の開発を行い、n形多結晶シリコン基板の高品質化の可能性を見極めることを目的とする。実施内容及び研究成果の概要:1.高品質n形多結晶シリコン製造技術の研究開発(株式会社第一機電)(1)小型実験凝固炉のシミュレーションと温度分布実測による凝固育成条件の最適化凝固育成過程の温度分布が結晶の品質に影響することを解明し、凝固育成条件の改善を行い凝固育成後のライフタイム0.31msが得る事が出来、目標の0.2ms以上を達成した。(2)凝固育成中の固液界面位置と温度実測による凝固育成条件の最適化固液界面位置と温度の測定から凝固育成過程の固化開始位置と時間を正確に突き止め、凝固育成条件の改善を行った。(3)使用するルツボの違いによるインゴット特性への影響調査使用するルツボの違いが、特にn形多結晶シリコンの特性に大きく影響することを判明した。(4)ドーパントの種類による品質への影響調査n形として添加するリンドーパントに比べてアンチモンドーパントを使用して凝固育成したインゴットは、ドーパントの分布が不均一になり、抵抗率分布のバラツキが大きくなる。(5)生産用大型炉への適用技術の開発生産用大型炉を利用して□440×360mmH(90kg挿入)のn形多結晶シリコンインゴットの製造を行ったところ、特性は小型凝固炉で試作したインゴットより安定することが分かった。□840ルツボを標準仕様とする大型炉で□440ルツボのインゴットを製造するのに、シミュレーションによるレシピ設定がおおいに役だった。原料シリコンの入手が困難な為、250kgのインゴット製作は見合わせた。2.試作インゴットの品質評価および品質改善(再委託:(国)東京農工大)(1)拡散長やライフタイム測定による品質評価試作したインゴットの拡散長およびライフタイムを直ちに測定することによって、次に試作するインゴットの凝固育成条件を変更する際の、速やかなフィードバックが出来た。(2)リンゲッタリングおよび水素パッシベーションによる品質改善リンゲッタリングによってライフタイムを0.5msまで改善出来、部分的には目標の最高少数キャリア寿命1msを達成することが出来た。3.結晶欠陥分布評価(再委託:(独)宇宙航空研究開発機構)(1)PL法による結晶欠陥分布に関する評価溶液浸PLイメージング法による結晶欠陥の測定結果は、凝固育成条件の改善に反映させることが出来た。(2)PL法による基板の不純物濃度の分析低温PL法による不純物濃度分析から使用するルツボの違いで、出来たインゴットの不純物濃度も変わり特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。4.今後の課題(1)均質で安定して高品質n形多結晶シリコンが製造出来る凝固育成技術の確立(2)n形多結晶シリコンの背面電極型セル試作の実現
英文要約With expansion of the photovoltaic industry, the lack of raw materials for crystal silicon solar cells becomes a serious problem now. Therefore thinner substrate technology development is pushed forward. The modularization of a thinner back-contact type cell of n-type multicrystalline silicon and amorphous heterojunction type cell becomes essential technology to develop ultra-thin multicrystalline silicon solar cells in the future. In order to contribute the realization of higher efficiency solar cells, higher quality, n-type multicrystalline silicon ingots have to be produced by optimizing unidirectional solidification conditions, evaluating the quality evaluation and developing quality improvement technology, which aim at ascertaining the possibility of higher quality of the n-type multicrystalline silicon substrates. Execution contents and the summary of results: 1. Research and development of high-quality, n-type multicrystalline silicon production technology (Dai-ichi Kiden Co., Ltd.): (1) Optimization of solidification conditions by computer simulation and real-time measurement of temperature distribution in the small furnace. By optimizing the solidification conditions, a high minority-carrier lifetime of 0.31 ms was realized, which is more than the target value of 0.2 ms. (2) Optimization of solidification conditions by measuring crystallization front positions and real temperature during solidification. By measuring crystallization front positions and real temperature during solidification, solidification front positions and times were determined by real-time measurements of solid-liquid interfaces and the solidification conditions were improved. (3) Influence of crucible quality on the ingot quality. The quality of the silica crucibles was found to affect the quality of the multicrystalline Si ingots. (4) Effects of n-type dopants on ingot quality. In comparison with the ordinary P dopant, an ingot solidified with antimony dopant brought heterogeneous dopant distribution and uneven specific resistance distribution. (5) Development of the application technology to a large-sized production furnace. Using a large-sized production furnace, relatively uniform multicrystalline silicon ingots of □440 X 360mmH (90kg insertion) were produced as compared with the small solidification furnace. The computer simulation was very useful to produce □440 ingots in a large-sized furnace which assumed normal specifications for 840 square crucible. Because of raw material shortage, it stopped to make an ingot production of 250kg. 2. Quality evaluation of fabricated ingots and the quality improvement(Tokyo University of Agriculture and Technology): (1) Diffusion length and lifetime measurements for quality evaluation. It was possible to do prompt feedback for next solidification of the ingots by quick measurement of diffusion length and lifetime measurements. (2) Quality improvements by P gettering and H passivation.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る