産総研、太陽電池の表面電場を可視化する新技術を開発——変換効率の向上に貢献

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産業技術総合研究所(産総研)とSCREENは2017年3月3日、レーザー光の照射によりシリコン基板表面から発生するテラヘルツ波の波形を測定する技術と、コロナ放電によって表面電荷を制御する技術を組み合わせて、太陽電池の表面電場を計測する手法を開発したと発表した。

産総研とSCREENは2015年5月に、共同で結晶シリコン太陽電池の変換効率向上と信頼性の評価法の研究開発を開始。それ以来、シリコン基板から放射されるテラヘルツ波の波形と振幅の意味を定量的に解釈するための実験を重ねてきた。

これまでの研究では、レーザーテラヘルツ放射顕微鏡で半導体の内部電場を測定できることが分かった。そこで今回、太陽電池を評価するより有用な手法として、絶縁膜の固定電荷を非破壊的に定量測定し可視化する測定法の開発に取り組んだ。

今回開発した技術では、シリコン基板表面に形成された絶縁膜に、コロナ放電によって正または負のイオンを吹き付ける。その後、レーザーテラヘルツ放射顕微鏡を用いて絶縁膜とシリコン基板との界面の電場の極性と強度を直接観察する。そのため、絶縁膜中の固定電荷量を迅速に測定することが可能。また、どのように分布しているかを非破壊かつ高空間分解能で可視化できる。

固定電荷量から絶縁膜の品質も分かるため、この技術を新しい太陽電池の開発に用いれば、その変換効率の向上に貢献できる。また、半導体表面上に絶縁膜を形成するLSIやパワーデバイスを始めとした太陽電池以外の各種デバイスへの適用も可能だ。

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