京都大学　エネルギー科学研究科
特定助教　森下　浩平

浮遊キャスト成長法による高品質Si多結晶インゴット結晶成長技術

出展分野	低炭素・エネルギー	プレゼンテーション情報	PB-18 プレゼンテーションＢ 9/28 10:45-11:05
出展ゾーン	若手研究者による展示
展示会小間番号	P-29

研究成果概要

技術の概要

シリコン結晶系太陽電池の変換効率は、電極やテクスチャの形成といったプロセス工程のみならず、基板である結晶の品質に依るところが大きい。ルツボを用いて結晶を一方向成長させるキャスト法は、凝固時の体積膨張がルツボに拘束されているため、塑性緩和、すなわち結晶内に転位を導入せざるを得ず、これはキャリアの再結合サイトとなるため、変換効率を大きく下げる原因となる。我々はSiインゴット多結晶をルツボ壁に触れさせることなく、すなわちルツボ拘束による塑性緩和を引き起こすことなく、意図的に導入した融液内低温領域で成長させる技術を開発した。工業的に現在主流の成長技術は、既に十分な改良が成されており、価格競争にさらされている。次世代成長技術を我が国発の技術として展開し、高付加価値商品（高品質・高均質なSiインゴット）で勝負することが期待される。

マッチングを想定する業界

シリコン結晶系太陽電池（PV）

従来技術に対する新規性・優位性

単結晶であればCZ法、多結晶であればルツボを用いた底面からの一方向成長が従来の結晶成長手法である。新手法は離型剤を塗布したルツボが使用できるため、CZ法に比べ結晶内の酸素濃度を一桁低く抑えることができる。また、ルツボを用いたキャスト法は、凝固時の体積膨張がルツボに拘束されているため、転位が導入されやすい。近年盛んに研究開発が行われている、ルツボ底面に単結晶シードを敷き、そこから一方向成長させるモノライク結晶においても同様の問題を抱えている。新技術では、融液内に低温領域を形成し、成長したインゴットは最後までルツボに接触しないため、拘束応力が発生せず、さらには既存のネッキング技術が使える為、転位量が少ない。

実用化に向けた課題

現在、実用セルサイズの角ウエハが取れるインゴットの作製に成功しているが、さらなる大型化が今後の課題となっている。また、成長過程で導入される転位の低減手法の改良および、融液表面に浮遊している離型剤の影響の低減などが、課題として残されている。

お問い合わせ先

連絡先：京都大学　エネルギー科学研究科　森下　浩平

TEL：075-753-9175

FAX：075-753-9177

URL：http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/hH5jX
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