プラズマエレクトロニクス分科会会報 No.56 - 応用物理学会

図 1 東 工 大 小 長 井 研 究 室 における 太 陽 電 池 研 究 開 発 の 流 れ
問 分 野 を 含 む 領 域 でもあります。 以 下 で、 簡 単 に
これまでのシリコン 系 薄 膜 太 陽 電 池 に 関 する 当 研
究 室 の 取 り 組 みを 紹 介 いたします。
4.Si 薄 膜 太 陽 電 池
一 般 に Si 太 陽 電 池 と 言 えば、 厚 さが 200m 程
度 の 結 晶 シリコン 太 陽 電 池 を 指 しています。 一 方 、
薄 膜 太 陽 電 池 は、 従 来 技 術 によるシリコン 太 陽 電
池 とは 異 なり、 必 要 とする 発 電 層 が 非 常 に 薄 くな
っています。 例 えばシリコン 薄 膜 では、その 必 要
とする 厚 さは、 従 来 型 の 1/1000 の 0.3m 程 度 と
なっています。またプラズマ CVD 法 により 200℃
付 近 の 非 常 に 低 温 で、しかも 数 平 方 メートルサイ
ズの 大 面 積 ガラス 基 板 の 上 に 製 造 できるため、 本
質 的 に 低 コスト 化 が 可 能 で、しかも 量 産 性 に 優 れ
ています。しかし、 薄 膜 系 の 変 換 効 率 は、 従 来 型
に 比 べると 半 分 以 下 と 低 い 状 況 にありました。そ
こで、 長 年 に 亘 り、Si 薄 膜 太 陽 電 池 の 変 換 効 率 を
アップさせる 研 究 に 取 り 組 んできました。 特 に、
界 面 制 御 に 関 する 新 技 術 開 発 、 凹 凸 を 有 する 光 閉
じ 込 め 効 果 を 有 する 新 しい 透 明 導 電 膜 の 開 発 など
をとおして、 薄 膜 太 陽 電 池 の 高 効 率 化 に 大 きく 貢
献 しました。
実 際 には、 図 1 に 示 すように 1980 年 からアモル
ファス Si 太 陽 電 池 開 発 に 着 手 しました。1983 年 、
アモルファス 太 陽 電 池 の 変 換 効 率 が p/i 界 面 で 制
限 されていることを 見 出 し、その 解 決 法 として、
界 面 に 傾 斜 組 成 を 有 するバッファ 層 を 挿 入 するこ
とを 提 案 しました。アモルファス 太 陽 電 池 におけ
るバッファ 層 技 術 は、すでに 広 く 実 用 化 されてい
ます。 現 在 では、アモルファス Si と 微 結 晶 Si の
タンデム 太 陽 電 池 で 13%の 変 換 効 率 を 得 るに 至
っています。 高 速 堆 積 が 必 要 な 微 結 晶 Si は、 周 波
数 60MHz の VHF-PCVD 法 で 製 膜 しています。
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