利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【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

22AT0246

利用課題名 / Title

CIGS太陽電池への界面パッシベーション導入

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

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

カルコパイライト系化合物, 界面パッシベーション, Cu（In,Ga）Se2（CIGS）

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)

上川由紀子

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-011：i線露光装置
 AT-019：多目的エッチング装置(ICP-RIE)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　カルコパイライト系化合物薄膜半導体を用いたデバイスの高性能化において、良質な界面パッシベーション技術の確立が重要である。本研究では、特にCu（In,Ga）Se2（CIGS）と金属電極のヘテロ界面における再結合速度の低減を目指しALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて、Al₂O₃膜の裏面パッシベーション構造を導入した。

実験 / Experimental

　典型的なパッシベーション膜形成工程をFig. 1に示す。①原子層堆積装置（【NPF031】にてAl₂O₃膜を形成した。Al₂O₃は電気的に絶縁のため、i線露光（【NPF011】）および誘導結合プラズマ・反応性イオンエッチング装置（【NPF019】）を用いコンタクトホール(Fig.2)を形成した。レジストの残差の除去にプラズマアッシャー（【NPF021】）を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

　Fig. 2に作製したAl2O3膜表面像を示す。Al₂O₃膜はコンタクトホールを形成しない場合は高い絶縁性を示した。φ0.35 µmのコンタクトホールを0.75もしくは2 µm間隔で形成した場合には、本基板上に製膜したCIGS半導体に設計通りに電流を流すことができた。良好なコンタクトホールを形成できていることが確認された。Al₂O₃膜構造を導入した場合に、CIGS太陽電池特性が改善した。パッシベーション構造導入の有効性が確認された。CIGSの結晶品質改善に伴い、裏面再結合速度の影響が大きくなることが予想されている。そのため、パッシベーション技術は、デバイス特性向上に欠かせないものとなると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1　Fabrication procedure for the Al₂O₃passivation layer.

Fig. 2 SEM images and schematic structure of Al₂O₃ layer with contact holes fabricated on Mo.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

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)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

Yukiko Kamikawa, Marco Nardone, Hajime Shibata, Shogo Ishizuka, “Multiple factors of Al2O3/CIGS interface and impacts on CIGS solar cells”, 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference（名古屋）, 2022年11月16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