【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0109
利用課題名 / Title
結晶シリコン太陽電池用新規コンタクトの開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
太陽電池,パッシベーティングコンタクト技術,酸化チタン薄膜,TTIP
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
松井 卓矢
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]
AT-104：原子層堆積装置_4〔FlexAL〕
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
太陽電池の変換効率の向上には、半導体と電極界面でのキャリア再結合を抑制すると同時に、電子または正孔を効率よく外部に取り出すことが重要である。近年、良好な界面パッシベーションとキャリア選択性を併せ持つ金属酸化物系材料が見出され、これらを用いたパッシベーティングコンタクト技術が注目を集めている。本研究では原子層堆積装置（ALD）で製膜した酸化チタン薄膜を結晶シリコン太陽電池の正孔選択性パッシベーティングコンタクトとして用いる独自技術の開発を行っている。今回、酸化チタンと金属からなる単純な積層構造をSi太陽電池の裏面電極に用いる検討を行った。
実験 / Experimental
酸化チタン薄膜（厚さ：約5 nm）はTTIPとH2Oを原料とした熱ALD法で製膜した。正孔選択性とパッシベーション性能を向上させるために、酸化チタン製膜後に水素プラズマを酸化チタン表面に照射した。太陽電池の正極として、酸化チタン表面に異なる仕事関数を有する金属を電子ビーム蒸着やスパッタで形成した。
原子層堆積装置【NPF031】【NPF104】
電子ビーム真空蒸着装置【NPF023】
結果と考察 / Results and Discussion
様々な金属電極と酸化チタンの接触を検討したところ、仕事関数が約4.6 eV以上の金属との接触で高いパッシベーション性能と高い開放電圧が得られることが明らかになった。これは酸化チタン/Si界面の負の固定電荷による電界効果パッシベーション効果が接触する金属の仕事関数に依存することを示している。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. Dependence of Voc of Si solar cells featuring titanium oxide/metal bilayer rear contact upon the variation of work function of capping metal.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・NEDO「クリーンエネルギー分野における革新的技術の国際共同研究開発事業／革新的太陽電池の要素技術開発／低コスト・高耐久太陽電池の国際共同 研究開発」の支援を得た。
・原子層堆積装置および電子ビーム真空蒸着装置でご支援いただいた山崎将嗣氏と郭哲維氏（産総研TIA推進センター）に感謝します。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Takuya Matsui, Full-Area Passivating Hole Contact in Silicon Solar Cells Enabled by a TiOx/Metal Bilayer, ACS Applied Energy Materials, 5, 12782-12789(2022).
DOI: https://doi.org/10.1021/acsaem.2c02392
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 松井 卓矢, 齋 均, "Advanced Passivating Contacts for Silicon Photovoltaics", 242nd ECS Meeting（アトランタ(Invited, Digital Presentation)）, 2022年10月12日
- Takuya Matsui, Shona McNab, Ruy Sebastian Bonilla, Hitoshi Sai, "Application of TiOx/metal bilayer as hole-selective passivating contact in crystalline silicon solar cells", 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33)（名古屋）, 2022年11月15日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件