成果報告書詳細
管理番号20110000000788
タイトル*平成22年度中間年報 太陽エネルギー技術開発 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(産業開発プラットフォームの構築(太陽電池試作ライン))
公開日2011/6/23
報告書年度2010 - 2010
委託先名豊田工業大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
1. 研究開発の内容及び成果等
【1】試作ライン構築
新規のプロセスや材料の評価には、個々の要素としての評価に加えて太陽電池の性能面からの評価が必要不可欠である。そこで結晶系シリコン太陽電池を試作する工程に必要な装置を導入し結晶シリコン太陽電池の試作ラインを構築する。加えて、次世代の太陽電池の試作に必要な評価装置、プロセス装置を立ち上げ、高効率低コスト太陽電池の試作評価が可能な環境を整備する。
具体的には、豊田工業大学が有するクリーンルームの一部改造、ならびに洗浄装置、酸化炉、拡散炉、パッシベーション用プラズマCVD装置、スクリーンプリント装置、焼成炉、電極形成用スパッタ装置、高速熱処理装置、印刷ライン、洗浄ユニット等の装置の立ち上げを行う。加えて、コンフォーカル顕微鏡、シート抵抗測定装置、などを導入し、評価体制も整える。その結果、本コンソーシアムにおいて標準となる太陽電池の試作ラインを整備し、その特性を評価できるようにする。
ラインの構築に関しては、基板洗浄・基板エッチング・テクスチャー形成用のドラフト(図1)、接合形成のためのP拡散炉・B拡散炉・熱処理炉(図2)、SiNパッシベーション膜堆積用プラズマCVD装置(図3)、をクリーンルーム内に新たに設置した。これにより、洗浄からパッシベーション膜堆積までの太陽電池製造工程をクリーンルーム内で行うことができる。クリーンルーム内の装置配置を図7に示す。後工程である電極形成に関しては、スクリーンプリント用の印刷機(図4)、ならびに焼成炉(図5)はクリーンルーム外の別の部屋に設置した。(印刷機にはクリーンブースを設けた。)その結果、印刷工程ラインが構築された。電極形成用スパッタ装置、レーザーを用いたエッジアイソレーション装置を除いては、3月上旬に設備が稼働した。
英文要約Title: High Performance PV Generation System for the Future. R and D on Ultimate Wafer-based Si Solar Cells (Installation of Experimental Process line)
(1) Installation of experimental process line: To evaluate newly developed processes and materials, a standard experimental process line of the consortium for crystalline silicon (Si) solar cells was installed in TTI. In detail, the fume hoods for cleaning, etching and texturing Si wafers, the P and B diffusion furnaces and the driving furnace for formation of pn junction, the CVD unit for SiN passivation were installed in the clean room. Electrode printing line with the clean booth and the cleaning unit was constituted by the screen printer and the firing furnace for formation of electrode. The process units was set up in the March. The laser edge isolator was installed and now being set up. The sheet resistance measurement device for quantitative analysis of the doping concentration and the confocal microscope for observation of the electrode was installed. The measurement unit for analysis of 2D distribution of the conversion efficiency was installed, and evaluation of influences of feedstock on solar cell properties has been started. Additionally, for research of the next generation high-performance and low-cost solar cells, the sputtering and the rapid thermal annealing process units will be installed. (2) Crystal growth and defect analysis: Crystal growth of multicrystalline Si (mc-Si) using low-cost feedstock, growth of single crystal Si (sc-Si) using seed crystal, and the new process for reduction of carbon contamination are studied. Low grade feedstock contains a large amount of light elements like carbon (C), nitrogen (N) and oxidation (O), which segregate during crystal growth and cause crystal defects. Therefore, they are important to clarify the relation between these light elements, the crystallinity of Si, and the properties of solar cells, and to develop new process to reduce the effects of the light elements as low as possible. Additionally, heavy metals drastically deteriorate properties of solar cells, so the impact must be quantitatively clarified. In casting method using seed crystal, defects should be reduced. For these purposes, we obtained the following results. a) Solar cells using low-cost feedstock were analyzed. The characteristic region of defects was identified. b) The one order of magnitude reduction of carbon in Si melt during crystal growth was realized. Mc-Si ingots were grown by the new process proposed by Kyushu University and NIMS. c) Growth of sc-Si by casting method using a seed crystal was tried. The induced defects and misorientation of crystal is being analyzed in cooperation with Meiji University, and the basic experiments of crystal growth will be continued with the support of NIMS and Kyushu University. d) Effects of heavy metals on recombination activity of grain boundaries were analyzed using capacitance transient spectroscopy.
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