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島根大学研究シーズ
低温高速スパッタエピ成長による
Si系太陽電池の製造技術
葉 文昌（総合理工学研究科）
【概要】
No.S-27-A
太陽光発電のさらなる普及に向けて，太陽電池製造における高
効率化，成膜の大面積化，低コスト化が要求されている。
本研究は，スパッタ堆積法により，Si膜またはGe膜を400℃以下，
3nm/s以上の高速でエピタキシャル成長を可能にする技術であり，
ドーパント元素との共スパッタにより，比較的簡単にSi及びGe膜へ
の高濃度ド ピングができる 大面積かつ低コストな成膜が可能で
の高濃度ドーピングができる。大面積かつ低コストな成膜が可能で
あり，紫外レーザダイオードアニールにより，准単結晶化されたガラ
ス上のSi薄膜を厚膜化してGe膜を積層すれば，高効率な薄膜Si太
陽電池の製造が期待できる。
本研究に関連する特許
１）特願2012-184731
）特願
２）特願2013-047407
Si上のSiホモエピタキシ
Si/Ge多接合太陽電池のメリット
断面
断面ＴＥＭ
AM1.5Gフォトン流量と光浸透深さ
6
2
Si
1
界面
0
0
200
400
600
DCパワー（W）
基板
Si
Si 5000 nm 成長表面
Si上のGeヘテロピタキシ
Si薄膜が吸
収する光子：
36％
5
9
Ge薄膜が余分
に吸収できる
光子：52％
8
7
4
6
3
5
4
2
Si Si吸収端
1
3
Ge
2
1
0
3
1000 nm
1
Ge ＳＥ膜
Si
拡大
0
0
50
100
150
DCパワ （W）
DCパワー（W）
0
0.0
断面ＴＥＭ
2
10 nm
成長速度（nm/s）
10
ＳＥ膜
Ge
Si
基板
光の浸透深さ
さ（μm）
3
フォトン流量(×1018 個/s/m2/nm)
成長速度（nm/s）
4
500.0
1000.0
波長 (nm)
1500.0
・Ge膜によって余分に52％取出可能
・Si/Ge-Ge直列構造
⇒並列で電圧マッチング
0.6V Si
Ge 0.3V
Ge 0.3V
Si/Ge低温高速エピキタシ技術が鍵となる
Si 5000 nm 成長表面
【応用例】 太陽電池，LSI，ディスプレイ製造
太陽電池，LSI，ディスプレイ製造への応用
の応用
【研究シーズ，特許に関するお問い合わせ先】
島根大学 産学連携センター
〒690-0816 島根県松江市北陵町２番地
電話：0852-60-2290 FAX：0852-60-2395 電子メール：[email protected]
（2014.01）