Microsoft PowerPoint - 21.齋修正.pptx

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あけなおつまがみ
5 years ago
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薄膜シリコン太陽電池用光閉じ込め技術の開発先端産業プロセス低コスト化チーム齋均発電効率 5%( 接合 ) J SC = 5 ma/cm c-s:h 単接合 ( 膜厚 ~ m) で30 ma/cm 光閉じ込めによる c-s:hの高電流化が必須 c-s:h で 30 ma/cm テクスチャ無しで膜厚 5 m 相当光マネジメントで実現 a-s:h c-s:h Buffer BSR

1 薄膜シリコン太陽電池用光閉じ込め技術の開発先端産業プロセス低コスト化チーム齋均発電効率 5%( 接合 ) J SC = 5 ma/cm c-s:h 単接合 ( 膜厚 ~ m) で30 ma/cm 光閉じ込めによる c-s:hの高電流化が必須 c-s:h で 30 ma/cm テクスチャ無しで膜厚 5 m 相当光マネジメントで実現 a-s:h c-s:h Buffer BSR Glass TCO -- tye AR 膜 /AR 構造高透明性窓層テクスチャ中間層バッファ層裏面反射層 Potetal of c-s:h OPL (J SC ) (4.9) (8.) Lght trag requred 0 3 (8.3) () 30(3.7) 00(33.8) (35.4) 0. m (4.9mA/cm ) Wavelegth ( m)

~ m --型 c-s:h電池に適した凹凸構造半導体プロセスによるテクスチャ形成周期

() 5 m (.8) 0.9 m (4.3) 周期に応じ電流向上 ( JSC=8.

6) 本研究高制御テクスチャ形成法 5 -- c-s:h, t= m 0.7 0.

2 最適な光閉じ込め用テクスチャ構造の探索過去の取組み Al陽極酸化法* リソ不要周期が可変0.~ m --型 c-s:h電池に適した凹凸構造半導体プロセスによるテクスチャ形成周期アスペクト比可変 > mも容易周期> m実現困難高い制御性再現性形状も可変形状制御困難リソ必要低コストプロセスの開発は次のステップ Sa et al. APL (008) JAP (009) m m 0 m () 5 m (.8) 0.9 m (4.3) 周期に応じ電流向上 ( JSC=8.6 ma/cm) Asah-U (.5) Asect rato =0. m (9.6) 本研究高制御テクスチャ形成法 5 -- c-s:h, t= m Wavelegth ( m) *Alを電解液中で通電酸化し規則構造を得る手法. 広範に制御可 0 Pattered Al Hoeycomb (aodzato) (ew).5 Perod ( m)

3 周期アスペクト依存性 AM.5 00 mw/cm 高アスペクト化でJSC向上最適周期はセル膜厚に依存セル表面平坦化と関連? c-s:h ( or m) ZO 周期. m Cell(t= m) Hoeycomb(t= m) 6 参照基板: Asah-U 8 JSC (ma/cm ) 新型ハニカム基板周期 = m, 高さ = 6 mでjsc最大(t= m) 周期 m 高アスペクト化 4 Ref. tex. 0 Pattered Al (t= m) 8 Substrate Hoeycomb(t= m) 6 m.5 (Average) Perod ( m)

4 周期アスペクト依存性 -layer thckess ~ m 今後 Hoeycomb (6.6) Ref. tex. (4.8) ( ma/cm ) Wavelegth (m) (7.@-4V) 短波長側長波長側のが向上逆バイアス下でJ QE > 7 ma/cm 参照基板に対しV OC FFが改善高品質 c-s:h 薄膜成長を示唆更なる高アスペクト化 / 形状効果の検討 / 層 TCO の高透明化高性能化 -- 型 ( スーパーストレート型 ) への展開 - R Curret desty (ma/cm ) Ref. tex. t = m t = m Hoeycomb(P= m) 0 0. Voltage (V) Voc V Jsc ma/cm FF Eff. % Ref.tex Hoeycomb Hoeycomb (t= m) Actve area = cm

5 薄膜シリコン太陽電池用光閉じ込め技術の開発齋均先端産業プロセス低コスト化チーム研究背景発電効率5% 接合 JSC = 5 ma/cm µc-s:h単接合膜厚~µm で 30 ma/cm 光閉じ込めによるµc-S:Hの高電流化が必須 µc-s:h Buffer TCO 高透明性窓層テクスチャ中間層 BSR バッファ層裏面反射層 -- tye Lght trag requred OPL (JSC) 30(3.7) 0 3 (8.3) (4.9) () (8.) 課題既報 Al陽極酸化法によるテクスチャサイズの系統的検討リソ不要周期が可変0.~µm --型µc-S:H電池に適した凹凸構造テクスチャ無しでは膜厚5µm相当が必要 (35.4) 陽極酸化後のAl表面 µm () 5 µm (.8) (JSC=8.6 ma/cm) 周期に応じ電流向上 Asah-U (.5) -- µc-s:h, t=µm Wavelegth (µm) Wavelegth (µm) 実験手法制御性を高めたテクスチャ形成手法を開発し µc-s:h電池を高電流化高性能化する光閉じ込め構造を明らかにする µm 0.9 µm (4.3) 0.µm (4.9mA/cm) 周期>µm実現困難形状制御困難 Λ=0. µm (9.6) 00(33.8) AR膜/AR構造 Potetal of µc-s:h a-s:h Glass µc-s:h電池に最適な光閉じ込め構造の探索. Sa et al. APL (008), Sa et al. JAP (009) 電流密度半導体プロセスによるテクスチャ形成 AM.5 00 mw/cm 周期アスペクト比可変 >µmも容易高い制御性再現性形状も可変リソ必要低コストプロセスは次の課題制御パラメータ H 周期サイズ P パターン高さアスペクト比 H (H/P) パターンエッチング条件 ZO µc-s:h ( or µm) Asect rato = H/P Photoresst (a) B. Etchg HF+NH4F aq. (b) C. /ZO coatg µm ZO (c) D. Cell fabrcato ()µc-s:h 広範に制御可ハニカムテクスチャ µm (d) µc-s:h 参照基板 µm ()µc-s:h 0 Pattered Al Hoeycomb (aodzato) (ew) 0 陽極酸化基板 µm.5 Perod (µm) JSC (ma/cm) SO Wafer Asect rato A. Patterg 高アスペクト化でJSC向上最適周期はセル膜厚に依存セル表面平坦化とも関連? 周期 = µm, 高さ = 6µmで JSC最大(t=µm) P 制御手法周期.µm 基板周期とJSCの関係セル表面(µm) Hoeycomb(t=µm) µm 高アスペクト化 4 Ref. tex 周期 µm セル表面(µm) Pattered Al (t=µm) µm Hoeycomb(t=µm).5 (Average) Perod (µm) J-V特性 JQE, SC = 6.6 ma/cm, JQE(-4V) > 7 ma/cm 吸収量は参照基板と同程度光吸収の増強が必要 30 (t = µm) 5 (t = µm) Sub Hoeycomb 0 Ref. texture (t = µm) 5 (t = µm) Voltage (V) Ref. HC() Ref. HC() t µm JSC VOC Eff. FF V ma/cm % (7.@-4V) 結論周期やアスペクト比を広範囲に制御可能な自由度の高いµc-S:H電池用の光閉じ込め構造を開発した最大のJSCが得られる最適周期はµc-S:H層の膜厚に応じて変化した膜厚 µm 周期.4µm 膜厚µm 周期µm 膜厚が増すと周期依存性は緩やかになった適正化したテクスチャでは膜厚µm 逆バイアス下でJQE>7mA/cmを得た参照基板と比較してJSCのみならずVOC FFも改善し発電効率9.9%(actve area)を得た Ref. tex. (4.8) ( ma/cm ) µc-s:h電池の断面tem像 Hoeycomb (6.6) Actve area = cm -layer thckess ~ µm R J-V曲線及び吸収スペクトル Curret desty (ma/cm) 参照基板に対しJSCに加えてVOC FFが改善高品質µc-S:H薄膜成長を示唆発電効率9.9% Wavelegth (m) 謝辞本研究開発はNEDO 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次世代多接合薄膜シリコン太陽電池の産学官協力体制による研究開発の中で実施されたものですまた本研究開発の一部は産総研ナノプロセシングセンター NPF の支援を受けて実施されたものです関係各位に感謝致します htt://

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