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世界初、化学作用を用いた太陽電池シリコン切断技術 モジュールコスト大幅減に寄与か

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立命館大学は、化学作用を用いた太陽電池シリコン切断技術を世界で初めて開発したと発表した。本成果は、太陽電池用材料のシリコン基板のコストを低減し、太陽電池の大幅なコスト削減を実現できる技術として期待される。

今回、同大学理工学部の村田順二助教、谷泰弘教授の研究グループは、太陽電池の製造工程において、シリコン結晶体を薬液の化学作用による溶解を利用して切断する加工技術を開発した。従来のダイヤモンドワイヤを用いた物理的な切断では、太陽電池モジュール全体のコストの約40%をシリコン基板が占めていたが、本技術の実用化により、1つのインゴットからより多くの基板を切り出すことができるため、基板のコストを1/2程度にまで低減できる見通し。太陽電池での発電コストが既存の電力コストと同等以下となる、いわゆるグリッドパリティの実現に貢献できる技術として注目される。

太陽電池では発電の基となる材料のシリコン基板は、インゴットと呼ばれる結晶体の塊から多数枚を切断して製造されている。シリコンインゴットの切断では、ダイヤモンド砥粒をピアノ線の表面に固着した電着ダイヤモンドワイヤ(研削工具)を用いた加工技術が主流となっているが、この加工技術では、切断溝幅(カーフロス:材料のロスとなるもの)の低減や、薄肉基板の切り出しが困難などの課題があり、太陽電池パネルの製造コストを増大させる要因となっている。

今回開発した加工技術は、シリコンを溶解する薬液(エッチャント)中において、高速に走行させた金属ワイヤによりシリコンインゴットを擦過することで、局所的にエッチングを加速し切断加工を行うもの。砥粒を用いず、また、機械的な作用を排除し、化学的なエッチングを利用することで、従来のダイヤモンドワイヤによる切断では難しかった、ダメージを発生させず、低カーフロスでの切断等を可能とした。

なお、本研究開発は、立命館大学と立命館大学発ベンチャー企業のツールバンク(滋賀県大津市)、クリスタル光学(滋賀県大津市)と共同で開発を行っている。

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