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東北大、Si結晶基板の品質評価方法を新開発 太陽電池の効率向上に貢献

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東北大、Si結晶基板の品質評価方法を新開発 太陽電池の効率向上に貢献

東北大学金属材料研究所は、太陽電池用Si結晶基板の新しい品質評価方法として「電流変調四探針抵抗率測定法(CMR法)」を開発した。同法は、Si結晶基板中に存在する不均質性(あらゆる欠陥および不純物の分布)を反映した品質評価値を測定でき、太陽電池を製造する前に太陽電池の特性を判定することが可能。

また、太陽電池製造技術の優劣も評価でき、次世代シリコン太陽電池の低コスト化・高効率化、太陽電池産業の発展に大きく貢献する技術といえる。今後は、実用サイズ基板の評価に最適な四探針プローブの開発、変調電流及び測定電圧の高精度化を進め、実用化を加速させる。

「四探針抵抗率測定法」は、Si結晶の抵抗率を測定するために用いられているが、CMR法は、この装置を応用してSi結晶基板の品質を瞬時に評価するもの。一般的な「四探針抵抗率測定装置」を基本としているため、測定装置のコストが低く、高精度ながら簡便な方法で品質評価ができる。また、Si結晶基板全体の品質が反映された品質評価値(結晶品質パラメータ)の測定もでき、これにより太陽電池のエネルギー変換効率の予測も可能。

Si太陽電池のエネルギー変換効率は、Si結晶基板中の不均質性(あらゆる欠陥および不純物の分布)に大きく依存している。現在、Si結晶基板の検査には「少数キャリアライフタイム測定法」や「拡散長測定法」が用いられているが、太陽電池を製造する前のSi結晶基板の品質評価値と太陽電池のエネルギー変換効率との相関が得られないという問題がある。また、基板全体に空間的に存在する不均質性を1つの測定値として評価し、得られた評価値から太陽電池特性を予測できる方法はこれまでなかった。

これらの問題を解決するために、Si結晶基板の品質評価値から、結晶品質と太陽電池のエネルギー変換効率を瞬時に判定することができる新しい結晶品質評価方法の開発が強く求められていた。今回開発されたCMR法は、Si結晶基板の品質評価値と太陽電池のエネルギー変換効率との相関が得られるため、品質評価値から太陽電池特性の予測が可能となった。

【参考】
東北大学 - Si結晶基板の品質と太陽電池特性を瞬時に判定する測定法の開発

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