• 検索結果がありません。

シリコン太陽電池における光学構造の形成とパッシベーション膜の電気的特性の均質化による発電特性の向上

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "シリコン太陽電池における光学構造の形成とパッシベーション膜の電気的特性の均質化による発電特性の向上"

Copied!
207
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

Author(s)

三和, 寛之

Report No.(Doctoral

Degree)

博士(工学) 工博甲第536号

Issue Date

2018-03-25

Type

博士論文

Version

ETD

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/75263

※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。

(2)

ࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿගᏛᵓ㐀ࡢᙧᡂ࡜ࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥ⭷ࡢ

㟁Ẽⓗ≉ᛶࡢᆒ㉁໬࡟ࡼࡿⓎ㟁≉ᛶࡢྥୖ

Improvement of photovoltaic properties of Si solar cell by forming optical structure and

homogenization of electrical characteristics

ᖹᡂ 30 ᖺ 3 ᭶

March, 2018

୕࿴ ᐶஅ

Hiroyuki Miwa

ᒱ㜧኱Ꮫ኱Ꮫ㝔ᕤᏛ◊✲⛉

༤ኈᚋᮇㄢ⛬

⎔ቃ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢩࢫࢸ࣒ᑓᨷ

(3)
(4)
(5)

ࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿගᏛᵓ㐀ࡢᙧᡂ࡜ࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥ⭷ࡢ

㟁Ẽⓗ≉ᛶࡢᆒ㉁໬࡟ࡼࡿⓎ㟁≉ᛶࡢྥୖ

Improvement of photovoltaic properties of Si solar cell by forming optical structure and

homogenization of electrical characteristics

ᖹᡂ 30 ᖺ 3 ᭶

March, 2018

୕࿴ ᐶஅ

Hiroyuki Miwa

ᒱ㜧኱Ꮫ኱Ꮫ㝔ᕤᏛ◊✲⛉

༤ኈᚋᮇㄢ⛬

⎔ቃ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢩࢫࢸ࣒ᑓᨷ

(6)
(7)

2❶ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢᇶ♏≉ᛶ 3 2.1 ኴ㝧㟁ụࡢືసཎ⌮ 3 2.1.1 pn ᥋ྜࡢᙧᡂ 3 2.1.2 Ⓨ㟁≉ᛶ 4 2.2 Si ⣔ኴ㝧㟁ụ 8 2.2.1 Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢศ㢮 8 2.2.2 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ 8 2.2.3 ከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ 9 2.2.4 ⷧ⭷ Si ኴ㝧㟁ụ 10 2.2.5 ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺ Si ኴ㝧㟁ụ 11 2.2.6 ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀 13 2.3 ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝ 14 ➨3❶ ヨᩱࡢస〇࠾ࡼࡧホ౯ᡭἲ 17 3.1 ᾮ୰ࡢ㟁Ẽ໬Ꮫ཯ᛂ 17 3.1.1 㝧ᴟ㓟໬࡜ࡣ 17 3.1.2 ࣏ࢸࣥࢩ࢜ࢫࢱࢵࢺࢆ⏝࠸ࡓᐃ㟁ᅽ㝧ᴟ㓟໬ 18 3.2 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ 20 3.2.1 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢᙧᡂ࡜ TMAH ࡟ࡼࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢࡢཎ⌮ 20 3.2.2 ࢚ࢵࢳࣥࢢᕤ⛬࡜ᐇ㦂᪉ἲ 21 3.3 ගᏛᵓ㐀ࡢᙧᡂ 22 3.2.1 ⁐፹୰࡬ࡢᚤᑠ⢏Ꮚࡢศᩓ 22 3.2.2 ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲ࡟ࡼࡿⷧ⭷ᙧᡂ 26 3.3 ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨ࢆ⏝࠸ࡓ㏱᫂ᑟ㟁⭷ࡢ〇⭷ 27 3.3.1 RF ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨ 28 3.3.2 ⿦⨨ᵓᡂ࠾ࡼࡧ〇⭷ᡭ㡰 29 3.4 ⷧ⭷ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢ〇⭷ 30 3.4.1 ࣉࣛࢬ࣐ CVD ⿦⨨࡜ᅄᐊศ㞳ᆺⷧ⭷ Si 〇⭷⿦⨨ 30 3.4.2 PECVD ἲ 33 3.4.3 Hot-Wire CVD ἲ 34 3.4.4 a-Si:H ኴ㝧㟁ụࡢᵓ㐀࠾ࡼࡧ〇⭷᮲௳ 34 3.5 ⣸እྍどศ㏆㉥እග㏱㐣⋡ ᐃ 36 3.5.1 ㏱㐣⋡ ᐃ 37 3.5.2 ཯ᑕ⋡ ᐃ 40 3.5.3 ኴ㝧㟁ụᵓ㐀ࡢ཯ᑕ⋡ ᐃ 40 3.6 ㉮ᰝ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾 ᐃ 40 3.7 ཎᏊ㛫ຊ㢧ᚤ㙾 ᐃ 42 3.8 ࣮࣍ࣝຠᯝ ᐃ 43

(8)

3.9.1 X ⥺ᅇᢡ⿦⨨ 47 3.9.2 X ⥺ᑠゅᩓ஘ἲ 48 3.10 ኴ㝧㟁ụࡢⓎ㟁≉ᛶホ౯ 50 3.10.1 ࢯ࣮࣮ࣛࢩ࣑࣮ࣗࣞࢱ࣮࡟ࡼࡿග↷ᑕ᫬࡟࠾ࡅࡿ㟁ὶ㟁ᅽ≉ᛶホ౯ 50 3.10.2 ኴ㝧㟁ụࡢ㔞Ꮚຠ⋡ ᐃ 50 ➨ ➨4 ❶ Si ࡢᾮ୰㓟໬ࢆ⏝࠸ࡓ i-a-Si:H/c-Si ࣊ࢸࣟ᥋ྜ⏺㠃࡟࠾ࡅࡿ₃ࢀ㟁ὶᢚไᢏ⾡ࡢ㛤Ⓨ 53 ࡣࡌࡵ࡟ 53 4.1 ඛ⾜◊✲ 53 4.1.1 SPM ࢆ⏝࠸ࡓ₃ὤ㟁ὶ㔞࡜ᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ࣛ࢖ࣇࢱ࢖࣒ࡢ㛵ಀ 53 4.1.2. SPM ࢆ⏝࠸ࡓ㝧ᴟ㓟໬ 59 4.2 ₃ὤ㟁ὶ⟠ᡤࡢ≉ᛶ࡜₃ὤࡢཎᅉ 62 4.3 ⁐ᾮࢆ⏝࠸ࡓ㝧ᴟ㓟໬ฎ⌮ 66 4.3.1 ヨᩱᵓ㐀࡜ ᐃ᮲௳ 67 4.3.2 ᭱㐺࡞㓟໬㟁ᅽࡢ㑅ᐃ 67 4.3.3 ᾮ୰㓟໬ฎ⌮࡟ࡼࡿኴ㝧㟁ụࡢⓎ㟁ຠ⋡ࡢኚ໬ 73 4.3.4 㝧ᴟ㓟໬ἲ࡟ࡼࡿ⤖ᯝࡢࡲ࡜ࡵ 80 4.4 TMAH ࢆ⏝࠸ࡓࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢኚ᭦࡟ࡼࡿ₃ὤ㟁ὶⓎ⏕ࡢᢚไ 81 4.4.1 SUN-X ࢆ⏝࠸ࡓࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢᙧᡂ 81 4.4.2 TMAH ࢆ⏝࠸ࡓࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢኚ᭦࡜཯ᑕ⋡ࡢኚ໬ 82 4.4.3 i ᆺ a-Si:H ᒙሁ✚ᚋᇶᯈࡢᑟ㟁ᛶ AFM ࡟ࡼࡿホ౯ 91 4.4.4 TMAH ࢆ⏝࠸ࡓࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢኚ᭦࡟ࡼࡿ₃ὤ㟁ὶⓎ⏕ᢚไࡢ⤖ᯝࡢࡲ࡜ࡵ 93 ➨5 ❶ ⌫≧ࢩࣜ࢝⢏Ꮚ࠾ࡼࡧᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ㧗ගᩓ஘ᛶ㧗㟁Ẽఏᑟ㏱᫂ᑟ㟁ᇶᯈࡢ㛤Ⓨ 95 ࡣࡌࡵ࡟ 95 5.1 ඛ⾜◊✲ 96 5.1.1 ⌫≧ࢩࣜ࢝⢏Ꮚ࠾ࡼࡧᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ࢞ࣛࢫᇶᯈୖ࡬ࡢพฝᵓ㐀ᙧᡂ 96 5.2 ヨᩱࡢస〇ᡭ㡰 99 5.3 ⾲㠃඘ሸ⋡ࢆኚ໬ࡉࡏࡓ⌫≧ࢩࣜ࢝⢏Ꮚᇶᯈࡢస〇 100 5.3.1 ࢩࣜ࢝ศᩓ⁐፹࡟࠾ࡅࡿ㉁㔞ẚኚ໬࡟ࡼࡿ⾲㠃඘ሸ⋡ࡢኚ໬ 100 5.3.2 ࢩࣜ࢝⢏Ꮚ〇⭷᫬࡟࠾ࡅࡿᅇ㌿㏿ᗘኚ໬࡟ࡼࡿ⾲㠃඘ሸ⋡ࡢኚ໬ 102 5.3.3 ᗈ⠊ᅖ࡟࠾ࡅࡿ⌫≧ࢩࣜ࢝⢏Ꮚࡢ⾲㠃඘ሸ⋡ࡢኚ໬ 103 5.3.4 㧗࠸⾲㠃඘ሸ⋡ࢆ᭷ࡍࡿࢩࣜ࢝⢏Ꮚᇶᯈࢆ⏝࠸ࡓพฝᵓ㐀ࡢస〇 107 5.4 ࢡࣛࢵࢡࢆᢚไྍ⬟࡞స〇᮲௳ࡢ᥈⣴ 111 5.4.1 ᚑ᮶ࡢస〇᪉ἲ࠾ࡼࡧኚ᭦Ⅼ 111 5.4.2 ࢩࣜ࢝⢏Ꮚሬᕸᚋ࡟࠾ࡅࡿ஝⇱ฎ⌮ࡢᑟධ 112 5.4.3 ᾮయ࢞ࣛࢫሬᕸᚋ࡟࠾ࡅࡿ↝ᡂฎ⌮ࡢኚ᭦ 113 5.4.4 ࢡࣛࢵࢡࡀ⏕ࡌࡿࣔࢹࣝࡢᙧᡂ 116 5.4.5 ᾮయ࢞ࣛࢫሬᕸᚋ࡟࠾ࡅࡿ஝⇱ฎ⌮ࡢኚ᭦ 118

(9)

5.5.1 ⾲㠃࠾ࡼࡧ᩿㠃ᙧ≧ࡢホ౯ 121 5.5.2 ගᏛⓗ≉ᛶࡢホ౯ 125 5.5.3 㟁Ẽⓗ≉ᛶࡢホ౯ 127 5.6 ᪂つ㏱᫂ᑟ㟁ᇶᯈᵓ㐀࡟ࡼࡿගගᩓ஘ᛶ㧗㟁Ẽఏᑟ㏱᫂ᑟ㟁ᇶᯈࡢ㛤Ⓨ 128 5.6.1 ᾮయ࢞ࣛࢫሬᕸ᪉ἲࡢኚ᭦ 129 5.6.2 ᾮయ࢞ࣛࢫࢆ✚ᒙࡉࡏࡓሙྜ࡟࠾ࡅࡿพฝᵓ㐀ࡢホ౯ 130 5.6.3 ࢩࣜ࢝⢏Ꮚ࠾ࡼࡧᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ TCO ᇶᯈࡢస〇࠾ࡼࡧホ౯ 133 5.6.3.1 ගᏛ≉ᛶࡢホ౯ 133 5.6.3.2 㟁Ẽ≉ᛶࡢホ౯ 134 5.6.4 ⷧ⭷ a-Si:H ኴ㝧㟁ụࢆ⏝࠸ࡓ᪂つ㏱᫂ᑟ㟁ᇶᯈࡢຠᯝ᳨ド 136 5.7 ࡲ࡜ࡵ 137 ➨ ➨6 ❶ ᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝ࡬ࡢ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ᙧᡂ 139 ࡣࡌࡵ࡟ 139 6.1 ཯ᑕ㜵Ṇᵓ㐀 141 6.1.1 ≀㉁㛫࡟࠾ࡅࡿගࡢ཯ᑕ 141 6.1.2 ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ 141 6.2 ヨᩱࡢస〇᪉ἲ 145 6.3 ⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢస〇 145 6.3.1 ᑒṆᮦ 145 6.3.2 ࣂࢵࢡࢩ࣮ࢺ 146 6.3.3 ኴ㝧㟁ụࡢ࣑ࣛࢿ࣮ࢺ 146 6.4 ගᏛࣔࢹࣝ࠾ࡼࡧ཯ᑕ⋡ࢫ࣌ࢡࢺࣝࢆ⏝࠸ࡓ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ࡢ≀ᛶ್ホ౯ 147 6.5 ᾮయ࢞ࣛࢫᒙ࡟ࡼࡿ࢞ࣛࢫᇶᯈୖࡢ཯ᑕ㜵Ṇຠᯝ 149 6.5.1 ඛ⾜◊✲ 149 6.5.2 Ỉῧຍᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ᙧᡂ 151 6.5.3 Ỉῧຍᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ࢞ࣛࢫⷧ⭷ࡢᙧᡂ᮲௳࡟ࡼࡿኚ໬ 153 6.5.3.1 ᕼ㔘ẚኚ໬࡟ࡼࡿ GGW ᇶᯈࡢ཯ᑕ⋡ࢫ࣌ࢡࢺࣝኚ໬ 153 6.5.3.2 ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢸ࢕ࣥࢢ㏿ᗘ࡟ࡼࡿ࢞ࣛࢫⷧ⭷ࡢኚ໬ 155 6.5.4 ↝ᡂ ᗘ࡟క࠺࢞ࣛࢫⷧ⭷࡬ࡢᙳ㡪 157 6.5.5 XRD ࢆ⏝࠸ࡓ࢞ࣛࢫⷧ⭷ෆ࡟࠾ࡅࡿ✵㝽ศᕸࡢ ᐃ 160 6.5.6 ኴ㝧㟁ụୖ࡟࠾ࡅࡿ཯ᑕ㜵Ṇຠᯝ 161 6.5.6.1 Asahi-VU ᇶᯈୖ࡬ࡢỈῧຍ࢞ࣛࢫⷧ⭷ᙧᡂ࡟ࡼࡿ཯ᑕ㜵Ṇຠᯝ 161 6.5.6.2 Ỉῧຍᾮయ࢞ࣛࢫࢆ⏝࠸ࡓ࢞ࣛࢫⷧ⭷ࡀኴ㝧㟁ụ࡟୚࠼ࡿᙳ㡪 162 6.6 LG ᒙࡢ෌⌧ᛶྥୖ 164 6.6.1 ෌⌧ᛶ᳨ド 164 6.6.2 ⁐ᾮࡢຎ໬ 165 6.6.3 ↝ᡂሙᡤ 167 6.6.4 ↝ᡂ㡰 169

(10)

6.6.5 ᚅᶵ᫬㛫ࡢኚ໬ 172 6.7 ⏺㠃άᛶ๣ 174 6.7.1 ⏺㠃άᛶ๣ࡢῧຍẚ 174 6.7.2 ⏺㠃άᛶ๣ࡢ ᗘ౫Ꮡᛶ 176 6.8 ⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮࡛ࣗࣝࡢ᳨ド 177 6.8.1 ࣔࢪ࣮ࣗࣝ࡟౑⏝ࡋࡓᇶᯈ࠾ࡼࡧ⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụࡢ≉ᛶ 177 6.8.1.1 ࣔࢪ࣮ࣗࣝ⏝࢞ࣛࢫᇶᯈ༢యࡢ཯ᑕ㜵Ṇຠᯝ 177 6.8.1.2 ࣔࢪ࣮ࣗࣝ⏝⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụ༢యࡢຠ⋡ 178 6.8.2 ࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢྛ≉ᛶ 179 6.8.2.1 ࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢຠ⋡ 179 6.8.2.2 ࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢ཯ᑕ⋡ 180 6.9 ࢚࢟ࢩ࣐ࣛࣥࣉࢆ⏝࠸ࡓ⾲㠃ᨵ㉁࡜࢚ࢵࢳࣥࢢ 181 6.9.1 ࢚࢟ࢩ࣐ࣛࣥࣉฎ⌮࡟ࡼࡿ⾲㠃ᨵ㉁ 182 6.9.2 ࢚࢟ࢩ࣐ࣛࣥࣉࢆ⏝࠸ࡓ⾲㠃࢚ࢵࢳࣥࢢ࡟ࡼࡿ࢞ࣛࢫⷧ⭷ࡢෆ㒊ᵓ㐀ゎᯒ 183 6.10 ࡲ࡜ࡵ 185 ➨ ➨7 ❶ ⥲ᣓ 187 ㅰ㎡ 190 ᴗ⦼ࣜࢫࢺ ⴭ⪅⤒Ṕ

(11)
(12)

2

➨❶

ᗎㄽ

◊✲⫼ᬒ࡜┠ⓗ  ே㢮ࡀᣢ⥆ⓗ࡟Ⓨᒎࡋ࡚࠸ࡃࡓࡵ࡟࡝࠺ࡋ࡚ࡶᚲせ࡞ࡶࡢࡀ 3 ࡘ࠶ࡿࠋ㣗ᩱ࡜Ỉ࡜࢚ࢿ ࣝࢠ࣮࡛࠶ࡿࠋୡ⏺࡛ࡣ௒ࡶࠊ㣚㣹ࡀཎᅉ࡛ 1 ᪥࡟⣙ 4 ୓࠿ࡽ 5 ୓ேࠊᖺ㛫࡟ࡋ࡚ 1500 ୓ ே௨ୖࡀṚஸࡋ࡚࠸ࡿࠋࡑࡢ࠺ࡕ 7 ๭௨ୖࡀᏊ࡝ࡶࡔ࡜ゝࢃࢀ࡚࠸ࡿࠋୡ⏺ࡢ㣗ᩱࡢ⏕⏘ 㔞ࡣ㟂せࢆ㉸࠼࡚࠸ࡿࡀࠊࡑࡢ೫ࡾࡸ⏝㏵࠿ࡽ㣗ᩱࡣ୙㊊ࡋ࡚࠸ࡿࠋỈࡶྠᵝ࡛࠶ࡿࠋ࢚ࢿ ࣝࢠ࣮ࡢၥ㢟ࢆ↓㟁໬ᆅᇦ࡜࠸࠺ほⅬ࠿ࡽ⪃࠼ࡿ࡜ࠊୡ⏺࡟ࡣᮍࡔ 15 ൨ேࡀ㟁Ẽࢆ౑ࢃࡎ ࡟⏕άࢆࡋ࡚࠸ࡿ࡜ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ↓㟁໬ᆅᇦ࡛⏕ࡁࡿேࠎࡢ⣙༙ศࡣ࢔ࣇ࡛ࣜ࢝ 4 ศࡢ㸯 ࡣ࢖ࣥࢻ࡛ᬽࡽࡋ࡚࠸ࡿࠋ⮬ぬⓗ✚ᴟⓗ࡞㑅ᢥ࡟ࡼࡗ࡚㟁Ẽࢆ⏝࠸࡞࠸ఏ⤫ⓗ࡞⏕άࢆ㏦ ࡿேࡶ࠸ࡿࡔࢁ࠺ࡀࠊ኱༙ࡣࡑ࠺࡛ࡣ࡞࠸ࠋ⤒῭Ⓨᒎࡸ㈋ᅔࡢၥ㢟࡟ࡼࡗ࡚ࡑ࠺࠸ࡗࡓ⏕ά ࢆవ൤࡞ࡃࡉࢀ࡚࠸ࡿࡢ࡛࠶ࡿࠋ㣗ᩱࡸỈࡸ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢ៏ᛶⓗ࡞୙㊊ࡣࠊࡑࡢᆅᇦ࡛ᬽࡽ ࡍேࠎࡢ⏕άࢆࠊࡑࢀࡽࢆ☜ಖࡋ⏕࿨ࢆ⥔ᣢࡍࡿࡓࡵ࡟ᾘ㈝ࡍࡿࡇ࡜ࢆᙉไࡍࡿࠋࡑࡋ࡚኱ ᴫࡢሙྜࡑ࠺࠸ࡗࡓⱞ㞴࡟᫹ࡉࢀࡿࡢࡣዪᛶࡸᏊ࡝ࡶ➼ࠊຊࡢᙅ࠸⪅ࡓࡕ࡛࠶ࡿࠋࡘࡲࡾࠊ 㣗ᩱࡸỈࡸ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢ୙㊊ࡣࠊࡑ࠺࠸ࡗࡓຊ࡞ࡁேࠎࡢ࿨ࡸ᫬㛫ࢆዣ࠸ࠊᑗ᮶ࡢྍ⬟ᛶࢆ 㛢ࡊࡋࠊ㈇ࡢ㐃㙐ࢆ⏘ࡳฟࡋ⥆ࡅ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࡀ⌧≧࡛࠶ࡾࠊே㢮ࡢṔྐ࡛࠶ࡿࠋࡇ࠺࠸ࡗ ࡓゎỴࡍ࡭ࡁ࿨㢟࡟ᑐࡋࠊᡃࠎᕤᏛࢆಟࡵࡿே㛫ࡀ࡝࠺❧ࡕྥ࠿࠺ࡢ࠿ࠊ⚾࡟࡜ࡗ࡚ࡢࡑࡢ 1 ࡘࡢ⟅࠼ࡀኴ㝧ගⓎ㟁ࡢⓎᒎ࡛࠶ࡿࠋ  ኴ㝧ගࡣᆅ⌫ୖ඲࡚ࡢሙᡤ࡟㝆ࡾὀ࠸࡛࠸ࡿࠋ࢚ࢿࣝࢠ࣮※ࢆᆅ⌫ෆ㒊࡟ᣢࡓ࡞࠸ࠊ࠶ࡿ ព࿡࡛↓ൾࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮࡛࠶ࡿࠋኴ㝧ࡢ᰾⼥ྜࡣṧࡾ 50 ൨ᖺ௨ୖ⥆ࡃ࡜ࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊே㢮 ࡢṔྐࡣ࡝ࢇ࡞࡟㛗ࡃぢ✚ࡶࡗ࡚ࡶ 1000 ୓ᖺࢆ㉸࠼࡞࠸࡜ࡉࢀࡿࡇ࡜ࢆ⪃៖ࡍࢀࡤࠊ࡯ࡰ ↓㝈ࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮࡜⪃࠼࡚ࡼ࠸ࡔࢁ࠺ࠋᆅ⌫⾲㠃࡟㝆ࡾὀࡄኴ㝧ගࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢆ㟁Ẽ࡟ ᥮⟬ࡍࡿ࡜ࠊ1.8™108 [GW] ⛬ᗘ࡛࠶ࡾࠊࡇࡢ࠺ࡕᐇ㝿࡟฼⏝ྍ⬟࡞㔞ࡣ 5™105 [GW] ࡛ ࠶ࡿ࡜ゝࢃࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࡣᖹᆒⓗ࡞ཎᏊຊⓎ㟁ᡤ 50 ୓ᇶศ࡛࠶ࡿࠋࡘࡲࡾࠊୡ⏺୰࡝ࡇ ࡟࠸࡚ࡶኴ㝧ගࡉ࠼༑ศ࡟฼⏝࡛ࡁࢀࡤࠊ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡣ༑ศ࡟౪⤥࡛ࡁࡿࡣࡎ࡞ࡢ࡛࠶ࡿࠋ ࡋ࠿ࡋᐇ㝿ࡣࡑ࠺࡞ࡗ࡚࠸࡞࠸ࠋࡑࡢ⌮⏤ࡣኴ㝧ගⓎ㟁ࡢⓎ㟁ࢥࢫࢺ࡟࠶ࡿࠋᖺࠎ╔ࠎ࡜ప ࢥࢫࢺ໬ࡀ㐍ࢇ࡛࠸ࡿࡀࠊᮍࡔ᪤Ꮡ㟁ຊ࡜ྠ➼ࡢࢥࢫࢺࢆ㐩ᡂࡍࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡍࢢࣜࢵࢻ࣭ࣃ ࣜࢸ࢕ࢆ㐩ᡂࡍࡿ࡟ࡣ⮳ࡽࡎࠊࡑࡢᑟධࡣྛᅜࡢᨻ⟇ࡸ㉎ධ⪅ࡢၿព࡟ࡼࡿ࡜ࡇࢁࡀ኱ࡁ ࠸ࠋ  ࡇࡇ࡛ከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡢࢥࢫࢺᵓ㐀ࢆ౛࡟ࠊⓎ㟁ࢥࢫࢺࡢపῶ࡟᭷ຠ࡞᪉⟇࡟ ࡘ࠸࡚⡆༢࡟㆟ㄽࡍࡿࠋᅗ 1.1 ࡣከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡢࢥࢫࢺᵓ㐀࡜ࡑࡢ࠺ࡕࡢࣔࢪࣗ ࣮ࣝཎᮦᩱ㈝ࡢࢥࢫࢺᵓ㐀࡜ࣔࢪ࣮ࣗࣝ㒊ᮦཎᮦᩱ㈝ࡢࢥࢫࢺᵓ㐀ࢆ⾲ࡋࡓᅗ࡛࠶ࡿ[1][2] ࡇࡢᅗ࡟࠾࠸࡚㔜せ࡛࠶ࡿࡢࡣࠊ඲యࡢ 21%ࢆ༨ࡵࡿタഛ㈝࡜ 19%ࢆ༨ࡵࡿ Si ࡢᮦᩱ㈝ࠊ 38%ࢆ༨ࡵࡿࣔࢪ࣮ࣗࣝ㒊ᮦ㈝ࠊྜィ⣙ 78%ࡢࢥࢫࢺࡣᇶᮏⓗ࡟㠃✚࡟౫Ꮡࡍࡿࡇ࡜࡛࠶ ࡿࠋ௬࡟ࡇࡢኴ㝧㟁ụࡢኚ᥮ຠ⋡ࡀ 14㸣ࡔ࡜ࡋ࡚ࠊࡑࢀࡀ 15㸣࡟ᨵၿࡉࢀࡓ࡜ࡋࡼ࠺ࠋኚ

(13)

2 ᥮ຠ⋡ࡣ⣙ 1.07 ಸ࡛࠶ࡿࠋࡇࡢ᫬ྠฟຊࡢኴ㝧ගⓎ㟁ࢆ౑⏝ࡍࡿ࡞ࡽࠊᚲせ࡞㠃✚ࡣ⣙ 93㸣 ࡟࡞ࡾࠊᚲ↛ⓗ࡟ඛ࡟ᣲࡆࡓ 78%ࡢࢥࢫࢺࡶ 93%࡟ᅽ⦰ࡉࢀࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿࠋ඲ࢥࢫࢺ࠿ࡽ ᥮⟬ࡍࡿ࡜⣙ 5.3%ࡢࢥࢫࢺῶ࡛࠶ࡿࠋ ᅗ 1.1 ከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡢࢥࢫࢺᵓ㐀  ᐇ㝿࡟ࡣタഛ㈝࡟ྵࡲࢀࡿࣃ࣮࣡ࢥࣥࢹ࢕ࢩࣙࢼ࣮ࡢ౯㢠ࡣཷࡅධࢀྍ⬟ධຊ㟁ຊ࡜ฟ ຊ㟁ຊ࡟࡯ࡰẚ౛ࡍࡿࡓࡵࠊᑠ㠃✚໬࡟ࡼࡗ࡚ࡣࢥࢫࢺࡀୗࡀࡽ࡞࠸Ⅼࡸࠊ㧗ຠ⋡໬࡟క࠺ ⏕⏘᪋タࡢᨵಟ➼࡟ࡼࡿࢥࢫࢺቑຍࡶᏑᅾࡋࠊࡇࡇࡲ࡛༢⣧࡟ኚ᥮ຠ⋡ࡀࢥࢫࢺపῶ࡟ẚ ౛ࡍࡿࢃࡅ࡛ࡣ࡞࠸ࠋࡋ࠿ࡋ Stolt ➼ࡢヨ⟬[3]࡟ࡼࢀࡤࠊኚ᥮ຠ⋡ࡀ 1%ྥୖࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ ฟຊ࠶ࡓࡾࡢ㈍኎౯㢠ࡣ 10%௨ୖపୗࡋࠊࡇࢀࢆ〇㐀⿦⨨ࡢࢥࢫࢺࡢపῶ࡛㐩ᡂࡍࡿ࡟ࡣ ⣙ 50%ࡢࢥࢫࢺ࢝ࢵࢺࡀᚲせ࡛࠶ࡿ࡜ࡋ࡚࠸ࡿࠋ࠸࠿࡟ኚ᥮ຠ⋡ࡢྥୖࡀኴ㝧ගⓎ㟁ࡢⓎ 㟁ࢥࢫࢺ࡟኱ࡁ࡞ᙳ㡪ࢆ୚࠼ࡿ࠿ࡀࢃ࠿ࡿࡔࢁ࠺ࠋ ᪥ᮏ࡛ࡶ෌⏕࢚ࢿࣝࢠ࣮࡟ࡼࡗ࡚Ⓨ㟁ࡉࢀࡓ㟁ຊࡢᅛᐃ౯㢠㈙ྲྀไᗘ࡟ࡼࡾᛴ㏿࡟ኴ㝧 ගⓎ㟁ࡢᬑཬࡀ㐍ࢇࡔࠋࡋ࠿ࡋࡑࡢไᗘࡢ⤊஢ࡀỴᐃࡋࠊኴ㝧ගⓎ㟁ࡣ᪂ࡓ࡞ࢫࢸ࣮ࢪ࡟❧ ࡜࠺࡜ࡋ࡚࠸ࡿࠋ௒ᚋࡣᨻ⟇࡟౫ࡽࡎ೺඲࡞ࢥࢫࢺ➇தຊ࡛㟁ຊࢆ౪⤥ࡋ࡚࠸ࡃࡇ࡜ࡀᮃ ࡲࢀ࡚࠸ࡿࠋ࢚ࢿࣝࢠ࣮⮬⤥⋡ࡢప࠸ᡃࡀᅜ࡛ࡣ▼Ἔ౯᱁ࡢ୙㏱᫂ࡉ➼ࡶ࠶ࡾࠊ⮬ᅜ⏘ࡢ࢚ ࢿࣝࢠ࣮࡛࠶ࡿኴ㝧ගⓎ㟁ࡢᬑཬࡣ༢࡞ࡿࢥࢫࢺࡢၥ㢟࡟ࡣ࡜࡝ࡲࡽ࡞࠸ᙳ㡪ࡀ࠶ࡿࠋࡇ ࡢࡼ࠺࡞⫼ᬒ࡟࠶ࡗ࡚ࠊᮏ◊✲࡛ࡣኴ㝧㟁ụࡢ㧗ຠ⋡໬ࢆ㏻ࡋ࡚ኴ㝧ගⓎ㟁ࡢపࢥࢫࢺ໬ ࢆ㐩ᡂࡋࠊ᪥ᮏࡸୡ⏺࡟࠾ࡅࡿኴ㝧ගⓎ㟁ࡢᬑཬ࡟㈉⊩ࡍ࡭ࡃ◊✲ࢆ⾜ࡗࡓࠋ [1] ᒣ⏣⯆୍㸪ᑠᐑᒣᏹ㸪ኴ㝧ගⓎ㟁ᕤᏛ㸪᪥⤒ BP㸪2002.

[2] K. Yamada, T. Inoue, K. Waki, Future Prospects of Photovoltaic Systems for

 Mitigating Global Warming, World Engineers̓ Convention 2011 in Geneva, 2011. [3] L.Stolt : presented at the 24th EU-PVSEC (2009).

(14)

3

➨ 2 ❶ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢᇶ♏≉ᛶ

ࡣࡌࡵ࡟

 ᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࡣࠊc-Si ࣔࢪ࣮ࣗࣝ࡜ a-Si:H ࢭࣝࠊ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺࢭࣝࢆసᡂࡋࡓࡓࡵࠊᮏ ❶࡛ࡣ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢᇶᮏⓗ≉ᛶ࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡓ࠶࡜ࠊྛኴ㝧㟁ụࡢᇶᮏⓗ࡞≉ᛶ࡜ࣔࢪ ࣮ࣗࣝ໬ᢏ⾡࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡍࡿ

2.1 ኴ㝧㟁ụࡢືసཎ⌮

2.1.1 pn ᥋ྜࡢᙧᡂ

[1]

 ༙ᑟయ࡟ࣂࣥࢻࢠࣕࢵࣉ௨ୖࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢆᣢࡗࡓගࡀ↷ᑕࡉࢀࡓሙྜࠊ༙ᑟయෆ㒊࡟ ࠾࠸࡚㟁Ꮚ࠾ࡼࡧṇᏍࡀ⏕ᡂࡉࢀࡿࠋࡇࡢ⌧㇟ࢆෆ㒊ග㟁ຠᯝ࡜࿧ࡪࠋኴ㝧㟁ụ࡜ࡣࠊࡇࡢ ග㟁ຠᯝ࡟ࡼࡾ⏕ᡂࡉࢀࡓ㟁Ꮚ࠾ࡼࡧṇᏍࢆ༙ᑟయእ㒊࡬࡜ྲྀࡾฟࡋࠊ㟁Ẽ࢚ࢿࣝࢠ࣮࡜ ࡋ࡚฼⏝ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࢹࣂ࢖ࢫࡢྡ⛠ࢆᣦࡍࠋ  ኴ㝧㟁ụࡢᇶᮏᵓ㐀ࡣ༙ᑟయࡢ pn ᥋ྜ࡛࠶ࡿࠋpn ᥋ྜ࡜ࡣࠊ༙ᑟయ୰࡟୙⣧≀ࡢῧຍ 㸦ࢻ࣮ࣆࣥࢢ㸧ࢆ⾜࠸ࠊ㟁Ꮚ㐣๫㸦negative: n ᆺ㸧ࡶࡋࡃࡣṇᏍ㐣๫㸦positive: p ᆺ㸧࡜ࡋࡓ ༙ᑟయྠኈࢆ⤖ᬗᏛⓗ࡟᥋ゐࡉࡏࡓ≧ែࢆᣦࡍࠋ࡞࠾ࠊ୍⯡ⓗ࡞ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢ n ᒙ࠾ࡼ ࡧ p ᒙ࡟࠾ࡅࡿ୙⣧≀ཎᏊ࡜ࡋ࡚ࡣࠊࣜࣥ㸦P㸧࠾ࡼࡧ࣎ࣟࣥ㸦B㸧ࡀࡑࢀࡒࢀ⏝࠸ࡽࢀࡿࠋ n ᆺ༙ᑟయ୰ࡢ⮬⏤㟁Ꮚࡸ p ᆺ༙ᑟయ୰ࡢṇᏍࡢࡇ࡜ࢆ㟁Ⲵᢸయ㸦࢟ࣕࣜ࢔㸧࡜࿧ࡪࠋᅗ 2.1 㸦a-d㸧ࡣࠊpn ᥋ྜᙧᡂ㐣⛬࡟࠾ࡅࡿ᥋ྜ㒊ࡢᶍᘧᅗ㸦a,b㸧ࠊ࠾ࡼࡧࡑࡢࣂࣥࢻᅗ㸦c,d㸧ࢆ ⾲ࡍࠋ㟁Ⲵࡢ␗࡞ࡿࢻ࣮ࣆࣥࢢࡀ⾜ࢃࢀࡓ༙ᑟయྠኈࡀ᥋ゐࡋࡓሙྜࠊn ᆺ୰ࡢ㟁Ꮚࡣ p ᆺ ࡬࡜ᣑᩓࡋࠊp ᆺ୰ࡢṇᏍࡣྠࡌࡃ n ᆺ࡬࡜ᣑᩓࡍࡿࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊ᥋ྜࡢ⏺㠃௜㏆࡛ࡣ㟁Ꮚ ࡜ṇᏍࡀ஫࠸࡟ᡴࡕᾘࡋ࠶࠸ࠊ࢟ࣕࣜ࢔⃰ᗘࡀḞஈࡋࡓ㡿ᇦ࡛࠶ࡿ✵ஈᒙࡀᙧᡂࡉࢀࡿࠋࡇ ࡢ㝿ࠊn ᆺ༙ᑟయࡢ᥋ྜ⏺㠃࡟࠾࠸࡚ࡣ㟁Ꮚࢆኻ࠸ṇ࡟ᖏ㟁ࡋࡓ P ࡀࠊp ᆺ༙ᑟయ୰࡛ࡣ㈇ ࡟ᖏ㟁ࡋࡓ B ࡀṧࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࡽࡢᖏ㟁ࡋࡓ୙⣧≀ཎᏊࡀ㟁Ẽ஧㔜ᒙࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜ ࡟ࡼࡾࠊ✵ஈᒙ୰࡛ࡣ n ᆺ࠿ࡽ p ᆺ༙ᑟయ࡬࡜ྥࡅࡓෆ㒊㟁⏺ࡀᙧᡂࡉࢀࡿࠋࡇࡢ㟁⏺࡟ ࡼࡿ࢟ࣕࣜ࢔ࡢ㟁⏺࡟ࡼࡿ⛣ື㏿ᗘ࡜࢟ࣕࣜ࢔ࡢ⇕ᣑᩓ㏿ᗘࡀ㔮ࡾྜࡗࡓሙྜ࡟ࠊ✵ஈᒙ ࡢᡂ㛗ࡣ⤊஢ࡍࡿࠋࡇࡢ≧ែࢆ⇕ᖹ⾮≧ែ࡜࿧ࡪࠋࡇࡢ✵ஈᒙ୰࡟ග↷ᑕ➼࡟ࡼࡾ࢟ࣕࣜ࢔ ࡀᑟධࡉࢀࡓሙྜࠊᑟධࡉࢀࡓ࢟ࣕࣜ࢔ࡣෆ㒊㟁⏺ࡢᙳ㡪ࢆཷࡅ࡚༙ᑟయ୰ࢆࢻࣜࣇࢺࡍ ࡿࠋኴ㝧㟁ụ࡛ࡣࠊࡇࡢෆ㒊㟁⏺࡟ࡼࡿ࢟ࣕࣜ࢔ࡢࢻࣜࣇࢺࢆ฼⏝ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊග↷ᑕ ࡟ࡼࡗ࡚Ⓨ⏕ࡋࡓ㟁Ꮚ࠾ࡼࡧṇᏍࢆኴ㝧㟁ụእ㒊࡬࡜㍺㏦ࡋ࡚Ⓨ㟁ࢆ⾜࠺ࠋ

(15)

4 ᅗ 2.1  pn ᥋ྜᙧᡂ๓ᚋ࡟࠾ࡅࡿ༙ᑟయෆ㒊ࡢᶍᘧᅗ㸦๓㸸aࠊᚋ㸸b㸧ࠊ࠾ࡼࡧࡑࡢࣂࣥ ࢻᅗ㸦๓㸸cࠊᚋ㸸d㸧 2.1.2 Ⓨ㟁≉ᛶ[1]  ኴ㝧㟁ụࡣࢲ࢖࣮࢜ࢻ࠿ࡽᵓᡂࡉࢀ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊࡑࡢ㟁ὶ-㟁ᅽ≉ᛶࡣᩚὶᛶࢆ♧ࡍࠋኴ 㝧㟁ụ࡟ගࡀ↷ᑕࡉࢀࡿ࡜ࠊග࡟ࡼࡗ࡚ບ㉳ࡉࢀࡓ࢟ࣕࣜ࢔࠾ࡼࡧෆ㒊㟁⏺ࡢᙳ㡪࡟ࡼ ࡾࠊኴ㝧㟁ụෆ㒊࡟࠾࠸࡚㟁ὶࡀⓎ⏕ࡍࡿࠋᅗ 2.2 ࡟ග↷ᑕୗ࡟࠾ࡅࡿ୍⯡ⓗ࡞ኴ㝧㟁ụ ࡢ㟁ὶ̺㟁ᅽ≉ᛶ㸦I-V ≉ᛶ㸧ࢆ♧ࡍࠋࡲࡓࠊI-V ≉ᛶࡢ᭤⥺ࡣ௨ୗࡢᘧ࡟ࡼࡾ⾲ࡍࠋ ᅗ 2.2 ග↷ᑕ໬࡟࠾ࡅࡿኴ㝧㟁ụࡢ㟁ὶ̺㟁ᅽ≉ᛶ

(16)

5 ܫ ൌ ܫ௣௛െ ܫ଴൤݁ݔ݌ ൬݊݇ܶݍܸ൰ െ ͳ൨ሺʹ െ ͳሻ ࡇࡇ࡛ࠊIphࡣග↷ᑕ࡟క࠸ὶࢀࡿග㟁ὶࠊI0ࡣ㏫㣬࿴㟁ὶࠊq ࡣ㟁Ⲵ⣲㔞ࠊV ࡣ㟁ᅽࠊn ࡣ ࢲ࢖࣮࢜ࢻᅉᏊࢆࡑࢀࡒࢀ⾲ࡍࠋ ኴ㝧㟁ụࡢྛࣃ࣓࣮ࣛࢱ࣮࡟㛵ࡋ࡚ࡣ௨ୗࡢࡼ࠺࡟♧ࡉࢀࡿࠋ ձ 㛤ᨺ㟁ᅽ VOC : ฟຊ➃Ꮚࢆ㛤ᨺࡋࡓሙྜ࡟Ⓨ⏕ࡋ࡚࠸ࡿ㟁ᅽ ղ ▷⤡㟁ὶ ISC : ฟຊ➃Ꮚ࡟㈇Ⲵࢆ࠿ࡅࡎ࡟▷⤡ࡉࡏࡓ≧ែ࡛ὶࢀࡿ㟁ὶ ճ ኚ᥮ຠ⋡ η : ධᑕࡋࡓኴ㝧ග࢚ࢿࣝࢠ࣮Pin࡟ᑐࡍࡿ᭱኱ฟຊ Vop u Iopࡢ๭ྜ࡛ᐃ⩏ࡉࢀࡿ್ࠋࡇ ࡇ࡛ࠊIop࠾ࡼࡧVopࡣኴ㝧㟁ụࡢ᭱㐺ືసⅬ࡟࠾ࡅࡿ㟁ὶ࠾ࡼࡧ㟁ᅽࢆ♧ࡋࠊ௨ୗࡢ ᘧ࡛⾲ࡉࢀࡿࠋ ߟ ൌܸ௢௣ܲൈ ܫ௢௣ ௜௡ ൈ ͳͲͲሺʹ െ ʹሻ մ ᭤⥺ᅉᏊ FF :  VOCu ISC࠾ࡼࡧVopu Iopࡢ㠃✚ẚ࡛⾲ࡉࢀࠊḟᘧࢆ⏝࠸࡚ᐃ⩏ࡉࢀࡿࠋ ܨܨ ൌܸܸ௢௣ൈ ܫ௢௣ ை஼ൈ ܫௌ஼ሺʹ െ ͵ሻ ࡞࠾ࠊ㸦2 - 3㸧ᘧࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊ㸦2 – 2㸧ᘧࡢኚ᥮ຠ⋡ࡣ୍⯡ⓗ࡟௨ୗࡢᘧ࡜ࡋ࡚⾲ࡉ ࢀࡿࠋ ߟ ൌܸை஼ൈ ܫܲௌ஼ൈ ܨܨ ௜௡ ൈ ͳͲͲሺʹ െ Ͷሻ

(17)

6 2.1.3 ኴ㝧㟁ụࡢ➼౯ᅇ㊰[1] ᅗ 2.3 ኴ㝧㟁ụࡢ➼౯ᅇ㊰  ኴ㝧㟁ụࡢ➼౯ᅇ㊰ࢆᅗ 2.3 ࡟♧ࡍࠋࡇࡢ➼౯ᅇ㊰ࡣIphࡢ኱ࡁࡉࢆᣢࡘᐃ㟁ὶ※࠾ࡼࡧ ࢲ࢖࣮࢜ࢻࠊ┤ิ᢬ᢠRsࠊ୪ิ᢬ᢠRsh࠿ࡽ࡞ࡿࠋSi ⣔ኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ┤ิ᢬ᢠࡢ್ࡣࠊ p ᒙ࠾ࡼࡧ n ᒙෆࢆ㟁ὶࡀὶࢀࡿ㝿࡟࠾ࡅࡿ᢬ᢠࠊ㟁ᴟ/༙ᑟయ⏺㠃࡟࠾ࡅࡿ࣮࣑࢜ࢵࢡ᥋ ゐࠊ㟁ᴟࡢ᢬ᢠ࡞࡝࠿ࡽ࡞ࡿࠋ୍᪉ࠊ୪ิ᢬ᢠࡢ್ࡣࠊኴ㝧㟁ụ࿘㎶ࡢ pn ᥋ྜࡸෆ㒊Ḟ㝗 ࢆ௓ࡋࡓ࣮ࣜࢡ㟁ὶ࡟ࡼࡗ࡚పୗࡍࡿࠋ  ࠸ࡲࠊ᢬ᢠᡂศࡢ࡞࠸ኴ㝧㟁ụࢆ⪃࠼ࡿ࡜ࠊࡑࡢᬯ≧ែ࡟࠾ࡅࡿI-V ≉ᛶࡣ௨ୗࡢᘧ࡛⾲ ࡉࢀࡿࠋ ܫௗ ൌ ܫ଴൜‡š’ ൬݊݇ܶݍܸ ൰ െ ͳൠሺʹ െ ͷሻ ࡇࡢ࡜ࡁࠊග↷ᑕ᫬࡟࠾࠸࡚ኴ㝧㟁ụࡢ୧➃Ꮚ࡛ほ ࡉࢀࡿ㟁ὶ࡜㟁ᅽࡢ㛵ಀࡣḟᘧࡢࡼ ࠺࡟࡞ࡿࠋ ܫ ൌ ܫ௣௛െ ܫ଴ቈ‡š’ ቊݍሺܸ ൅ ܴ݊݇ܶ௦ܫሻቋ െ ͳ቉ െܸ ൅ ܴܴ ௦ܫ ௦௛ ሺʹ െ ͸ሻ  ᅗ 2.4㸦a,b㸧ࡣኴ㝧㟁ụࡢ┤ิ᢬ᢠ࠾ࡼࡧ୪ิ᢬ᢠࡢ್ࢆࡑࢀࡒࢀቑῶࡉࡏࡓሙྜ࡟࠾ࡅ ࡿI-V ≉ᛶࡢ୍౛ࢆ♧ࡍࠋ┤ิ᢬ᢠࡢ್ࡀቑຍࡋࡓሙྜ㸦ᅗ 2.4a㸧ࠊ㟁ᅽ㍈ษ∦ࢆ୰ᚰ࡜ࡋI-V ≉ᛶࡢ┤⥺㒊ศࡢഴࡁࡀ㕌໬ࡋࠊࡑࡢ⤖ᯝࠊኴ㝧㟁ụࡢ᭤⥺ᅉᏊࡢ್ࡀపୗࡍࡿࠋࡑ ࡢࡓࡵࠊᐇ㝿ࡢኴ㝧㟁ụ࡛ࡣࠊ┤ิ᢬ᢠࡣ1 [Ωcm2] ௨ୗࡀᮃࡲࡋ࠸࡜ࡉࢀࡿࠋ≉࡟ࠊ኱㠃

(18)

7 ᅗ 2.4 㸦a㸧┤ิ᢬ᢠ್࠾ࡼࡧ㸦b㸧୪ิ᢬ᢠ್ࢆࡑࢀࡒࢀቑῶࡉࡏࡓሙྜ࡟࠾ࡅࡿኴ㝧 㟁ụࡢ㟁ὶ-㟁ᅽ≉ᛶ ✚ኴ㝧㟁ụ➼࡛ࡣࡇࡢ┤ิ᢬ᢠࡢᙳ㡪ࡀ㢧ⴭ࡜࡞ࡿࠋ୍᪉ࠊ୪ิ᢬ᢠࡢ್ࡀῶᑡࡍࡿሙྜ 㸦ᅗ 2.4b㸧ࠊ㟁ὶ㍈ษ∦ࢆ୰ᚰ࡟I-V ≉ᛶࡢ┤⥺ᡂศࡢഴࡁࡀᛴ࡟࡞ࡾࠊࡑࡢ⤖ᯝኴ㝧㟁ụ ࡢ᭤⥺ᅉᏊࡀᝏ໬ࡍࡿࠋࡲࡓࠊኴ㝧㟁ụෆ㒊࡟࠾࠸࡚࢟ࣕࣜ࢔ࡢ₃ࢀࡀ⏕ࡌ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊฟ ຊ➃Ꮚࢆ㛤ᨺࡋࡓ㝿࡟࠾ࡅࡿ㟁ᅽࡀపୗࡍࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊ㛤ᨺ㟁ᅽࡢῶᑡࡶేࡏ࡚Ⓨ⏕ࡍࡿࠋ ᐇ㝿ࡢኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ୪ิ᢬ᢠࡢ್࡜ࡋ࡚ࡣ 104 [Ωcm2] ௨ୖࡀᮃࡲࡋ࠸࡜ࡉࢀࡿࠋ

(19)

8

2.2 Si ⣔ኴ㝧㟁ụ

2.2.1 Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢศ㢮  Si ࡣᆅ⌫⾲㠃ࡢᆅẆ୰࡟࠾ࡅࡿᏑᅾᗘࠊࢡ࣮ࣛࢡᩘ࡟࠾࠸࡚㓟⣲࡟ḟࡄ 2 ␒┠࡛⣙ 27.5%࡛࠶ࡿ[1][2]ࠋ㓟⣲ࡣ༢య࡛༙ᑟయ࡜࡞ࡾ࠼࡞࠸ࡇ࡜࠿ࡽࠊSi ࡣᆅ⌫ୖ࡛᭱ࡶཎᩱࢆᣢ ࡘኴ㝧㟁ụᮦᩱ࡜࠸࠺ࡇ࡜ࡀฟ᮶ࡿࠋࡲࡓࡑࡢ㈨※㔞ࡢ㇏ᐩࡉ࠿ࡽప౯᱁࡛࠶ࡾࠊ⎔ቃ࡟ ᑐࡍࡿᏳ඲ᛶ࠿ࡽࡳ࡚ࡶࠊ᭱ࡶ㔞⏘࡟㐺ࡋࡓᮦᩱ࡛࠶ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋᅗ 2.4 ࡟୺࡞ Si ⣔ኴ㝧㟁ụࡢ෗┿ࢆ♧ࡍࠋኴ㝧㟁ụ࡟⏝࠸ࡽࢀࡿ Si ᮦᩱࡣࠊࡑࡢ〇㐀ἲࡸ⤖ᬗᏛⓗ࡞ᵓ 㐀࠿ࡽ༢⤖ᬗ Siࠊከ⤖ᬗ Siࠊⷧ⭷ Si(࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࡸᚤ⤖ᬗ)ࠊ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺࡢ 4 ࡘ࡟ศࡅ ࡽࢀࡿ[2] ᅗ 2.5 Si ⣔ኴ㝧㟁ụ(ᕥ:༢⤖ᬗ ୰ᕥ:ከ⤖ᬗ ୰ྑ:࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫ[2] ྑ:࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺ[3]) 2.2.2 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ ༢⤖ᬗ Si ࡣࠊ࢖ࣥࢦࢵࢺ࡜࿧ࡤࢀࡿᕧ኱࡞ࡦ࡜ࡘࡢ⤖ᬗ࠿ࡽⷧᯈ(࢙࢘ࣁ࣮)ࢆษࡾฟࡋ࡚ ౑⏝ࡍࡿࠋࡦ࡜ࡃࡕ࡟༢⤖ᬗ࡜࠸ࡗ࡚ࡶ⤖ᬗࡢ᏶඲ᛶ(୙⣧≀ࡸḞ㝗ࡢ᭷↓)࡟ࡼࡗ࡚ရ㉁ ࡣ␗࡞ࡿࠋ⤖ᬗࡢ᏶඲ᛶࡀ㧗࠸ Si ᇶᯈ࡯࡝ᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ࡢᣑᩓ㛗ࡀ኱ࡁࡃࠊኚ᥮ຠ⋡ࡢ㧗 ࠸ࢭࣝࢆసᡂࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ⌧ᅾ࡛ࡣ Si ኴ㝧㟁ụࡢ⌮ㄽኚ᥮ຠ⋡ 29.1%[4]࡟㏕ࡿ 26.6%ࡢࢭࣝࡶሗ࿌ࡉࢀ࡚࠸ࡿ[5][6]

 ୍⯡ⓗ࡞༢⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụࡢస〇᪉ἲࡣ CZ ἲ(Czochraski method)ࡲࡓࡣ FZ ἲ(Floating Zone method)࡟ࡼࡗ࡚స〇ࡉࢀࡓ p ᆺࡢ c-Si ᇶᯈࢆ౑⏝ࡋ࡚ཷග㠃ഃ࡟࢔ࣝ࢝ࣜ⁐ᾮ➼ࡢ ⸆๣ࢆ⏝࠸࡚ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿࠋ࡞࠾ࠊCZ ἲ࠾ࡼࡧ FZ ἲࡣ༢⤖ᬗ Si ࢖ࣥࢦࢵ ࢺࢆస〇ࡍࡿᡭἲࡢྡ⛠࡛࠶ࡾࠊ୍⯡ⓗ࡟ FZ ἲࢆ⏝࠸ࡓ᪉ࡀ⤖ᬗࡢ᏶඲ᛶࡀ㧗ࡃࠊ㧗ຠ ⋡࡞ኴ㝧㟁ụࢆస〇ྍ⬟࡛࠶ࡿࡀࠊ࢖ࣥࢦࢵࢺ⮬యࡢస〇ࢥࢫࢺࡀ㠀ᖖ࡟㧗ࡃ࡞ࡿ࡜࠸࠺ ḞⅬࡀ࠶ࡿࠋࡇࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡛ኴ㝧㟁ụ⾲㠃࡟ධᑕࡋࡓගࡀ㏱㐣࣭཯ ᑕࢆ⧞ࡾ㏉ࡋ࡚ࡑࡢ⤖ᯝࠊࣇࣛࢵࢺ࡞⾲㠃ࡼࡾࡶከࡃࡢගࢆ⤖ᬗෆ࡟ᑟࡃࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࡼ

(20)

9 ࠺࡟࡞ࡿࠋࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀࡟ࡘ࠸࡚ࡣ 2.2 ࡟࠾࠸࡚ᚋ㏙ࡍࡿࠋ  ࢸࢡࢫࢳࣕࢆᙧᡂࡋࡓᇶᯈࢆὙίᚋࠊpn ᥋ྜࢆᙧᡂࡍࡿࠋpn ᥋ྜᙧᡂ࡟ࡣ n ᆺࢆࡘࡃ ࡿ୙⣧≀(ࢻࢼ࣮)࡛࠶ࡿࣜࣥ(P)ࢆ㧗ᐦᗘ࡟ῧຍ(ࢻ࣮ࣆࣥࢢ)ࡋ࡚ࠊ ᗘࢆୖࡆ࡚୙⣧≀ࢆ ᣑᩓࡉࡏ p ᆺࢆࡘࡃࡿ୙⣧≀(࢔ࢡࢭࣉࢱ)ࡢᐦᗘࡼࡾ㧗ࡃࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࠊ⾲㠃௜㏆ࢆ ᐇຠⓗ࡟ n ᆺ࡟ࡋ࡚ pn ᥋ྜࢆᙧᡂࡍࡿࠋ  ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡢගࡢ⾲㠃཯ᑕࢆῶࡽࡍ᪉ἲ࡟ࡣࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀࡟ຍ࠼ࠊ཯ᑕ㜵 Ṇ⭷ࢆᙧᡂࡍࡿᢏ⾡ࡀ࠶ࡿࠋࡇࢀࡣࠊSi ࡜✵Ẽ࡜ࡢ୰㛫ࡢᒅᢡ⋡ࢆ᭷ࡍࡿ㏱᫂࡞⭷ࢆ Si ⾲ 㠃࡟ᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊගࡢᖸ΅ຠᯝࢆ฼⏝ࡋ࡚཯ᑕ⋡ࢆపࡃᢚ࠼ࡿࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋ཯ᑕ 㜵Ṇ⭷࡜ࡋ࡚ࡣࠊ໬ᏛẼ┦ᡂ㛗ἲ(Chemical Vapor Deposition)࡞࡝࡛ᙧᡂࡉࢀࡿ㓟໬ࢳࢱࣥ (TiO2)⭷ࡸ❅໬ Si(a-SiN:H)⭷ࡢ༢ᒙᵓ㐀ࡢࡶࡢࡀ࠶ࡿࠋ᭦࡟ࠊ⾲㠃཯ᑕ⋡ࢆᢚ࠼ࡿࡓࡵ ࡟ࠊ┿✵⵨╔ἲࢆ⏝࠸࡚ 2 ᒙᵓ㐀࡟ࡋࡓࡶࡢࡶ࠶ࡿࠋࡇࡢ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ࢆ pn ᥋ྜᙧᡂᚋ࡟ ཷග㠃ഃ࡟ᙧᡂࡍࡿࠋ  ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ᙧᡂᚋࠊ⾲⿬࡟㟁ᴟࢆᙧᡂࡍࡿࠋᚑ᮶ࠊኴ㝧㟁ụࡢ㟁ᴟᙧᡂ࡟ࡣࠊ┿✵⵨╔ ἲࡀ⏝࠸ࡽࢀ࡚ࡁࡓࡀࠊࡇࢀ࡟᭰ࢃࡿᏳ౯࡞᪉ἲ࡜ࡋ࡚ࠊࢫࢡ࣮ࣜࣥ༳ๅἲࡀᗈࡃ౑⏝ࡉ ࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓࠋ┿✵⵨╔ἲࡣࣂࢵࢳᘧ࡛ᮦᩱ฼⏝ຠ⋡ࡀప࠸ḞⅬࡀ࠶ࡿࡀࠊࢫࢡ࣮ࣜ ࣥ༳ๅἲࡣࠊ㔠ᒓ࣮࣌ࢫࢺ(㔠ᒓ⢊ᮎࠊ࢞ࣛࢫࣇࣜࢵࢺࠊᶞ⬡ࠊ᭷ᶵ⁐๣)ࡢᮦᩱᾘ㈝ࡀᑡ ࡞ࡃࠊ⮬ື໬ࡶ⡆༢࡛࠶ࡿ࡞࡝ࡢ㛗ᡤࡀ࠶ࡾࠊኴ㝧㟁ụࡢ㔞⏘ࣛ࢖ࣥ࡟㐺ࡋ࡚࠸ࡿࠋ ኴ㝧㟁ụࡢཷග㠃㟁ᴟᙧᡂ࡟ࡣࠊ㖟࣮࣌ࢫࢺࢆ⏝࠸ࡿࠋཷග㠃㟁ᴟࡣࠊSi ࢙࢘ࣁ࡜ࡢ᥋ ゐ᢬ᢠࢆྵࡴ┤ิ᢬ᢠࢆపࡃᢚ࠼࡞ࡀࡽࠊ㟁ᴟ㠃✚ࢆ࡛ࡁࡿࡔࡅᑡ࡞ࡃࡋ࡚ගࡢධᑕ㔞ࢆ ῶᑡࡉࡏ࡞࠸ࡼ࠺࡟ࡍࡿࡓࡵ࡟ࠊ⥺ᖜࠊࣆࢵࢳࠊཌࡉ࡞࡝ࡢࣃࢱ࣮ࣥタィࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ ⿬㠃㟁ᴟ࡜ࡋ࡚ࡣࠊึᮇ࡟ࡣ༢࡟᥋ゐ᢬ᢠ್ࡢప࠸࣮࣑࢜ࢵࢡ㟁ᴟࡀᙧᡂࡉࢀ࡚࠸ࡓࡀࠊ ᭱㏆࡛ࡣ⿬㠃㟁⏺ຠᯝ(Back Surface Field)[7]ࢆࡶࡘ㟁ᴟࡀᗈࡃ⏝࠸ࡽࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗ࡚࠾

ࡾࠊ࢔࣑࣮ࣝ࣌ࢫࢺࢆ⏝࠸ࡓ㟁ᴟࡀ୺ὶ࡛࠶ࡿࠋ⿬㠃࡟࢔࣑࣮ࣝ࣌ࢫࢺࢆ༳ๅࡋࡓ Si ࢙࢘ ࣁࢆ⇕ฎ⌮ࡍࡿ࡜࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘ࡣ⁐⼥ࡋ࡚ Si ࡜ྜ㔠໬ࡋࠊ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘ࡀᣑᩓࡋࡓ p+ᒙࡀ ࢔࣑࣭ࣝSi ྜ㔠ᒙୗ࡟ᙧᡂࡉࢀࡿࠋP ᆺ Si ࢙࢘ࣁ࡜ p+ᒙࡢࢻ࣮ࣃࣥࢺࡢ⃰ᗘᕪࡀࠊࡑࡢ⏺ 㠃࡟㟁఩ᕪࢆࡶࡓࡽࡋࠊග⏕ᡂࡉࢀࡓ࢟ࣕࣜ࢔ࡀ⇕ᣑᩓ࡟ࡼࡗ࡚⿬㠃㟁ᴟ௜㏆࡛෌⤖ྜࡍ ࡿࡢࢆ㜵࠸࡛࠸ࡿࠋ 㟁ᴟᙧᡂᚋࠊ᭱ᚋ࡟↝ᡂᕤ⛬ࢆ⾜࠺ࠋࡇࢀࡣࠊ⾲㠃㟁ᴟ࡛ࡣࠊ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ࡢୖ࠿ࡽ┤ ᥋ࠊ㟁ᴟࣃࢱ࣮ࣥ≧࡟㖟࣮࣌ࢫࢺࡢࢫࢡ࣮ࣜࣥ༳ๅࡉࢀࡓࡶࡢࢆ࣋ࣝࢺᦙ㏦⅔(㟁Ẽ⅔)࡛ ↝ᡂࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ࢆ✺ࡁ◚ࡗ࡚ Si 㠃࡜Ⰻዲ࡞㟁Ẽⓗ᥋ゐࢆ⾜࠺㈏㏻ᆺ㟁ᴟ ᙧᡂ᪉ᘧ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࠊ⿬㠃㟁ᴟ࡛ࡣ๓࡟㏙࡭ࡓ BSF ࢆᙧᡂࡍࡿ[2][7]  2.2.3 ከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ ከ⤖ᬗ Si ࡣࠊࢭࣝࡀࡦ࡜ࡘࡢ⤖ᬗ࡛ࡣ࡞ࡃࠊ」ᩘࡢ⤖ᬗ⢏࡟ศ࠿ࢀ࡚࠸ࡿࠋࡑࢀࡒࢀࡢ⤖ ᬗ⢏ࡢᛶ㉁ࡣ༢⤖ᬗ Si ࡟࡯ࡰ୍⮴ࡍࡿࡢ࡛ࠊ⤖ᬗ⢏ᚄࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿ࡟ࡘࢀ࡚༢⤖ᬗ Si ࢘ ࢙ࣁࡢᛶ㉁࡟㏆࡙ࡃࠋࡲࡓ⤖ᬗ⢏ྠኈࡢ⏺㠃ࡣཎᏊࡢᣢࡘ౯㟁Ꮚࡢ୰࡛ఱ࡜ࡶ⤖ྜࡏࡎవ

(21)

10 ࡗࡓ≧ែࡢ㟁Ꮚࠊᮍ⤖ྜᡭ(ࢲࣥࢢࣜࣥࢢ࣎ࣥࢻ)ࡀከᩘᏑᅾࡋࠊࡇࢀࡽࡣ࢚ࢿࣝࢠ࣮ⓗ࡟ ୙Ᏻᐃ࡛㠀ᖖ࡟άᛶ࡛࠶ࡿࡓࡵࠊኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ࡢ෌⤖ྜ୰ᚰ࡜ࡋ࡚ാࡁ ࡸࡍ࠸ࠋከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢ㧗ຠ⋡໬࡟࠾࠸࡚ࡣࠊࡇࡢ⢏⏺ࡢ୙άᛶ໬ࡣ㠀ᖖ࡟㔜せ࡞せ⣲ ࡛࠶ࡾࠊ㏻ᖖỈ⣲ᡴࡕ㎸ࡳ࡟ࡼࡿ୙άᛶ໬ࡀ⾜ࢃࢀࡿࠋᇶᮏⓗ࡟ከ⤖ᬗ Si ࢆ౑⏝ࡋࡓࢭࣝ ࡣ༢⤖ᬗࢆ౑⏝ࡋࡓࢭࣝࡼࡾኚ᥮ຠ⋡ࡣప࠸ࡀࠊࡑࡢ〇㐀᪉ἲࡸᮦᩱࡢ㐪࠸࠿ࡽ༢⤖ᬗ࡟ ẚ࡭࡚Ᏻ౯࡟〇㐀࡛ࡁࡿ฼Ⅼࡀ࠶ࡿࠋᙜ↛〇㐀᪉ἲ࡟ࡼࡗ࡚⢏ᚄࡸḞ㝗ᐦᗘ➼⤖ᬗࡢရ㉁ ࡣኚࢃࡿࡓࡵࠊࡑࢀࡽࢆ౑⏝ࡍࡿኴ㝧㟁ụࡢᛶ⬟ࡶᵝࠎ࡛࠶ࡿࠋ࢙࢘ࣁࢆษࡾฟࡋ࡚సࡽ ࢀࡓࡶࡢࡸࠊᇶᯈୖ࡟ⷧ⭷ࢆሁ✚ࡋ࡚సࡽࢀࡓࡶࡢ࡞࡝ᵝࠎ࡞ᙧែࡢኴ㝧㟁ụࡀసࡽࢀ࡚ ࠸ࡿࡀࠊ࡝ࡢሙྜ࡛࠶ࡗ࡚ࡶࠊ⤖ᬗ⣧ᗘࡸ⤖ᬗ⢏⏺ࡸ⤖ᬗࡢ᏶඲ᛶࡀኴ㝧㟁ụᛶ⬟ࢆỴᐃ ࡍࡿ㔜せ࡞ᅉᏊ࡟࡞ࡗ࡚ࡃࡿࠋ⤖ᬗ⣔ Si ࡣග྾཰ಀᩘࡀᑠࡉࡃࠊ༑ศ࡞ග྾཰࡟ᚲせ࡞ࢭ ࣝࡢཌࡳࡀ኱ࡁ࠸ࠋኚ᥮ຠ⋡ࢆ㧗ࡃࡍࡿࡓࡵ࡟ࡣࡑࡢཌࡳ⛬ᗘࡢᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ᣑᩓ㛗ࢆᣢ ࡓࡏ࡞ࡅࢀࡤ࡞ࡽ࡞࠸ࠋࡋ࠿ࡋࠊከ⤖ᬗ Si ࡛ࡣ୍⯡࡟ᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ᣑᩓ㛗ࡀ▷ࡃࠊຠ⋡ࡀ పࡃ࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊከ⤖ᬗ Si ࡢప౯᱁〇㐀ࡢ฼Ⅼࢆ⏕࠿ࡋ࡚ࠊࡼࡾ኱ࡁ࡞ᑡᩘ࢟ ࣕࣜ࢔ᣑᩓ㛗ࢆᣢࡘᮦᩱ〇㐀ࡢ㛤Ⓨࡀ㐍ࡵࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ 2.2.4 ⷧ⭷ Si ኴ㝧㟁ụ  ⤖ᬗ࡛ࡣཎᏊࡀつ๎ṇࡋࡃ㓄ิࡋ࡚࠸ࡿࡢ࡟ᑐࡋ࡚ࠊ㓄ิࡀ஘ࢀࡓࡲࡲ࡟࡞ࡗࡓᮦᩱࢆ ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫ(㠀ᬗ㉁)࡜࠸࠺ࠋࡲࡓ㛗㊥㞳⛛ᗎࢆᣢࡓ࡞࠸ࡀᩘ༑ཎᏊ⛬ᗘࡢ⤖ᬗ࡜࢔ࣔࣝ ࣇ࢓ࢫࡢΰᬗࢆᚤ⤖ᬗ࡜࠸࠺ࠋ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫ Si ࡣࠊ㟁ẼⓗࠊගᏛⓗᛶ㉁ࡀ⤖ᬗ Si ࡜ࡣ኱ ࡁࡃ␗࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࢆ⏝࠸ࡓኴ㝧㟁ụࡢኚ᥮ຠ⋡ࡣ⤖ᬗ⣔ Si ኴ㝧㟁ụ࡟ẚ࡭࡚ຎࡗ࡚ ࠸ࡿࡀࠊࢭࣝ༢఩ࡢࢥࢫࢺ࡟࠾࠸࡚ࡣᏳ౯࡛㔞⏘࡟ྥ࠸࡚࠸ࡿⅬࡀ㛗ᡤ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓ࢔ࣔ ࣝࣇ࢓ࢫ Si ࡢග྾཰ಀᩘࡣ⤖ᬗ Si ࡟ẚ࡭࡚኱ࡁࡃࠊⷧ⭷࡛ࡶ༑ศ࡞ග྾཰ࢆ㉳ࡇࡍࡇ࡜ ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿ୍᪉ࠊࢻ࣮ࣆࣥࢢࢆ⾜ࡗࡓ a-Si:H ࡣཎᏊᵓ㐀ࡢ஘ࢀ࡟ࡼࡗ࡚ከᩘࡢḞ㝗ࢆෆ ᅾࡍࡿࡇ࡜࠿ࡽᑡᩘ࢟ࣕࣜ࢔ࡢᣑᩓ㛗ࡀᴟࡵ࡚▷ࡃࠊpn ᥋ྜࢆᙧᡂࡋ࡚ࡶᩚὶᛶࢆ♧ࡉ࡞ ࠸ࠋࡇࢀࡽࡢཎᅉࡣḞ㝗ࢆ௓ᅾࡋࡓ෌⤖ྜ㟁ὶࡸࢺࣥࢿࣝ㟁ὶ࡟ࡼࡗ࡚࣮࣑࢜ࢵࢡ᥋ྜ࡟ ㏆࠸≧ែ࡟࡞ࡗ࡚࠸ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋࡑࡇ࡛ࠊ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࢩࣜࢥࣥࢆ⏝ ࠸ࡓኴ㝧㟁ụ࡜ࡋ࡚ࡣࠊ✵ஈᒙ࡜ࡋ࡚ࢻ࣮ࣆࣥࢢࢆ⾜ࡗ࡚࠸࡞࠸┿ᛶ༙ᑟయᒙ(intrinsic layer)ࢆගάᛶᒙ࡜ࡍࡿ pin ᥋ྜࢆࡑࢀࡒࢀࡢⷧ⭷ࡢ✚ᒙ࡟ࡼࡗ࡚సᡂࡍࡿࠋࡲࡓ࢔ࣔࣝࣇ ࢓ࢫࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡣග↷ᑕ᫬࡟ගຎ໬⌧㇟[8]࡜࿧ࡤࢀࡿ(Stabler-Wronski ຠᯝ࡜ࡶ࿧ࡤ ࢀࡿ)≉ᛶࡢ⤒᫬ኚ໬ࡀ㉳ࡇࡾࠊኚ᥮ຠ⋡ࡀຎ໬ࡋ᫆࠸࡜࠸࠺ḞⅬࡀ࠶ࡾࡇࡢᨵၿࡶᚲせ࡜ ࡞ࡗ࡚࠸ࡿ[1]ࠋᚤ⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụ࡟࠾࠸࡚ࡶࡇࡢගຎ໬⌧㇟ࡣ☜ㄆࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊࡑࡢᗘྜ ࡣᚤ⤖ᬗࡢ⤖ᬗ໬ᗘ࡟ࡼࡿࠋ

(22)

11 2.2.5 ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺ Si ኴ㝧㟁ụ (HIT ኴ㝧㟁ụ)

 ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡜ࡣࠊᅗ 2.6 ࡟♧ࡍࡼ࠺࡞ᵓ㐀ࢆᣢࡘኴ㝧㟁ụ࡛࠶ࡾࠊ ୕ὒ㟁ᶵ(⌧ᅾࡣ Panasonic)ࡀ㛤Ⓨࡋࡓࠋ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࢆ┿ᛶࡢ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࢩࣜࢥ࡛ࣥᣳ ࡳ㎸ࢇࡔᵓ㐀ࢆࡋ࡚࠾ࡾࠊኴ㝧㟁ụࡢୡ⏺࡛ࡣ HIT ኴ㝧㟁ụ[9]࡜ࡋ࡚ᗈࡃ▱ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ

HIT ࡜ࡣࠊ“Hetero-junction with Intrinsic Thin-layer”ࡢ␎࡛࠶ࡿࠋࡇࡇ࡛“Hetero-junction”࡜ࡣ ࣊ࢸࣟ᥋ྜࡢࡇ࡜࡛࠶ࡿࠋࡇࡢ࣊ࢸࣟ᥋ྜ࡜ࡣࠊ2 ✀㢮ࡢ⤖ᬗࢆ᥋ྜࡍࡿ᫬ࠊᛶ㉁ࡢ␗࡞ ࡿᮦᩱࡢ᥋ྜࡢࡇ࡜ࢆ♧ࡍࠋࡲࡓࠊᛶ㉁ࡢ㐪࠺༙ᑟయࢆ᥋ྜࡉࡏࡓࡶࡢ࡜ࡶ࠸࠺ࡇ࡜ࡀ࡛ ࡁࡿࠋḟ࡟ࠊ“Intrinsic”࡜ࡣ๓㏙ࡢ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࢩࣜࢥࣥࡢㄝ࡛᫂ࡶゐࢀࡓࡀࠊᅗ࡟♧ࡋ࡚ ࠶ࡿ┿ᛶᒙࡢࡇ࡜ࢆᣦࡍࠋ᭱ᚋ࡟ࠊ“Thin-layer”࡜ࡣⷧ⭷ࡢࡇ࡜࡛࠶ࡾࠊ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࢆ 㠀ᖖ࡟ࠕⷧ࠸ࠖࠕ┿ᛶࠖ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࢩࣜࢥ࡛ࣥᣳࡳࡇࢇ࡛࠸ࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢ HIT ᵓ㐀ࡀ࣍ࣔ᥋ྜᆺࡢ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡟ẚ࡭࡚ኚ᥮ຠ⋡ࡀୖᅇࡿ⌮⏤ࡣ௨ୗࡢ࡜ ࠾ࡾ࡛࠶ࡿࠋ(ࡇࡇ࠿ࡽࡣ࢔ࣔࣝࣇ࢓ࢫࢩࣜࢥࣥࢆ a-Siࠊ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࢆ c-Si ࡜⾲グࡍ ࡿࠋ) ㏻ᖖ࣍ࣔ᥋ྜᆺࡢ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡣᅗ 2.7 ࡟♧ࡍ㏻ࡾࠊ࢚࣑ࢵࢱෆࠊBSF ෆࠊࣂ ࣝࢡෆࠊ࢚࣑ࢵࢱ㔠ᒓ⏺㠃ࠊBSF 㔠ᒓ⏺㠃ࠊ࢚࣑ࢵࢱ⤯⦕య⏺㠃ࠊBSF ⤯⦕య⏺㠃࡟࠾࠸ ࡚෌⤖ྜࡀⓎ⏕ࡍࡿࡢ࡟ᑐࡋࠊ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡛ࡣࠊᅗ 2.8 ࡟♧ࡍ࡜ ࠾ࡾᇶᮏⓗ࡟ࣂࣝࢡෆ࡜࢚࣑ࢵࢱ࣮࣋ࢫ⏺㠃࡜ BSF ࣮࣋ࢫ⏺㠃࡟࠾࠸࡚ࡢࡳ෌⤖ྜࡀⓎ⏕ ࡍࡿࠋ࢟ࣕࣜ࢔ࡢ෌⤖ྜࡣኴ㝧㟁ụࡢⓎ㟁ຠ⋡పୗࡢ୺ࡓࡿせᅉࡢ 1 ࡘ࡛࠶ࡿࡓࡵࠊࡇࡢ 㐪࠸ࡣᴟࡵ࡚኱ࡁࡃࠊࡇࡢ⏺㠃≉ᛶࡢⰋዲࡉࡀ c-Si ኴ㝧㟁ụ࡟ᑐࡍࡿ HIT ᆺኴ㝧㟁ụࡢ㧗 ࠸㛤ᨺ㟁ᅽࡢせᅉ࡛࠶ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋHIT ᆺኴ㝧㟁ụࡢ᭱኱ࡢ≉ᚩ࡛࠶ࡿ i-a-Si:H ࡣ c-Si ⾲㠃ࡢᮍ⤖ྜᡭ࡟ᑐࡋ࡚㠀ᖖ࡟Ⰻዲ࡞ࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥຠᯝࢆᣢࡘࠋ⾲㠃ࣃࢵࢩ࣋ ࣮ࢩࣙࣥࡢ᪉ἲ࡜ࡋ࡚ࡣ୺࡟ᮍ⤖ྜᡭࢆ⤊➃ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡿ⏺㠃‽఩ᐦᗘపῶ࡜ࠊࣂࣥࢻ ࣋ࣥࢹ࢕ࣥࢢ➼࡟ࡼࡗ࡚ᅛᐃ㟁Ⲵᐦᗘࢆቑ኱ࡉࡏ㟁⏺ຠᯝ࡟ࡼࡿ࢟ࣕࣜ࢔ࡢ㏣࠸㏉ࡋࡀ࠶ ࡿࡀ[10]ࠊHIT ኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ i-a-Si:H ࡢࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥຠᯝࡣ୺࡟⭷୰ࡢỈ⣲ཎᏊ࡟ ࡼࡿ c-Si ⾲㠃ࡢᮍ⤖ྜᡭࡢ⤊➃࡟ࡼࡿࠋࡘࡲࡾ⣧ᗘ 99.999999999%(࢖ࣞࣈ࣭ࣥࢼ࢖ࣥ)ࢆ ㉸࠼ࡿࡼ࠺࡞㠀ᖖ࡟Ⰻ㉁࡞༢⤖ᬗࢩࣜࢥ࢚ࣥ࢘ࣁࡀධᡭྍ⬟࡞⌧ᅾࠊi-a-Si:H ࡢࣃࢵࢩ࣮࣋ ࢩࣙࣥᛶ⬟ࡣ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ᭱ࡶ㔜せ࡞せ⣲ࡢ 1 ࡘ࡛࠶ࡿ࡜࠸࠼ࡿࠋ ࡲࡓࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥ⭷࡛࠶ࡿ i-a-Si:H ࡣ㏻ᖖ 200Υ⛬ᗘࡢప ࡛ᡂ⭷ࡉࢀࡿࡓࡵࠊi-a-Si:H ୖ࡟ᡂ⭷ࡉࢀࡿ p-a-200Υ⛬ᗘࡢప ࡛ᡂ⭷ࡉࢀࡿࡓࡵࠊi-a-Si:H ࡸ n-a-200Υ⛬ᗘࡢప ࡛ᡂ⭷ࡉࢀࡿࡓࡵࠊi-a-Si:H ࠿ࡽࡢ B ࡸ P ࡢᣑᩓࢆ㜵ࡄࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿ[9]ࠋࡲࡓ

HIT ኴ㝧㟁ụࡣ Si ᇶᯈ⾲㠃࡟࢔࢚ࣝ࢝ࣜࢵࢳࣥࢢ࡟ࡼࡿࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡀᙧᡂࡉࢀ࡚࠾ ࡾࠊࡇࢀࡀ㧗࠸ග㛢ࡌ㎸ࡵຠᯝࢆᣢࡘࠋ

(23)

12

ᅗ 2.6 HIT ኴ㝧㟁ụࡢᵓ㐀[8]

ᅗ 2.7 ࣍ࣔ᥋ྜᆺኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ࢟ࣕࣜ࢔෌⤖ྜ

(24)

13 ᅗ 2.9 c-Si ⾲㠃࡟࠾ࡅࡿỈ⣲࡟ࡼࡿࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥຠᯝ[10] 2.2.6 ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥ࡟࠾࠸࡚ࡣᅗ 2.10 ࡟♧ࡋࡓࡼ࠺࡞ࣆ࣑ࣛࢵࢻ≧ࡢᵓ㐀ࡢࡶࡢࡀࢸࢡࢫࢳ ࣕᵓ㐀࡜࿧ࡤࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࡣᇶᯈ⾲㠃࡛ࡢ཯ᑕ⋡ࢆୗࡆࡿࡓࡵ࡟ᙧᡂࡋ࡚࠸ࡿࠋ ᅗ 2.11 ࡟♧ࡋࡓࡼ࠺࡟ࠊࣆ࣑ࣛࢵࢻᙧ≧ࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ⾲㠃࡟ᆶ┤ ࡟ධᑕࡋࡓගࡣࠊࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀⾲㠃࡛ୗ᪉࡟཯ᑕࡉࢀࡿࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊ཯ᑕගࡣ෌ᗘ⤖ᬗ ⾲㠃࡟ධᑕࡋ཯ᑕ⋡ࡀపୗࡍࡿࠋ⾲㠃ࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡣ཯ᑕ⋡ࡢపῶࡢࡳ࡛ࡣ࡞ࡃࠊග ྾཰㔞ࡶቑ኱ࡉࡏࡿຠᯝࡀ࠶ࡿࠋࡇࢀࡣࠊ⤖ᬗ୰࡟ධᑕࡋࡓගࡣᒅᢡ࡟ࡼࡾࡑࡢ㐍⾜᪉ྥ ࢆኚ࠼ࠊ⤖ᬗ୰࡛ࡢගࡢග㊰㛗ࡀ㛗ࡃ࡞ࡿࡓࡵ࡛࠶ࡾࠊ྾཰ಀᩘࡢᑠࡉ࠸ࢩࣜࢥࣥ࡟࠾࠸ ࡚ග㛢ࡌ㎸ࡵࡢほⅬ࠿ࡽࡶ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥ⾲㠃࡟ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿ ᪉ἲ࡜ࡋ࡚ࡣࠊSi ࡢ㠃᪉఩࡟ࡼࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡢ㐪࠸ࢆ฼⏝ࡍࡿ᪉ἲࡀ᭱ࡶ୍⯡ⓗ࡛࠶ ࡿࠋ࢔ࣝ࢝ࣜᾮࢆ⏝࠸ࡓࢸࢡࢫࢳ࢚ࣕࢵࢳࣥࢢ࡛ࡣࠊ(111)㠃ࡢ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡀࠊ(100)㠃 ࡼࡾ㐜࠸ࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊ(100)㠃ࢆࢫࢱ࣮ࢺ࡟ࢸࢡࢫࢳ࢚ࣕࢵࢳࣥࢢࡍࡿ࡜ࠊ⾲㠃࡟(111)㠃ࡀ ṧࡾࠊప཯ᑕ⾲㠃࡟㐺ࡋࡓࣆ࣑ࣛࢵࢻᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿࠋ ᅗ 2.10 ᐇ㝿ࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢ SEM ⏬ീ

(25)

14 ᅗ 2.11 ⾲㠃ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢຠᯝࡢᴫ␎ᅗ

2.3 ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝ

ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡣࠊኴ㝧㟁ụࢭࣝࡢ㞟✚࡟ࡼࡗ࡚సࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊᡤᐃࡢ㟁ᅽ࡜㟁ὶ ࢆᚓࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋᅗ 2.12 ࡟ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢᵓ㐀ࡢᶍᘧᅗࢆ♧ࡍࠋ㏻ᖖࡢ⤖ᬗࢩ ࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࢭࣝࡣ 0.2~0.3[mm]ࡢⷧࡉ࡛࠶ࡾࠊ࢞ࣛࢫᯈࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ኴ㝧㟁ụࢭࣝ ࢆᨭ࠼࡚࠸ࡿࠋ┤ิ࡟㓄⥺ࡉࢀࡓኴ㝧㟁ụࢭࣝࡢཷග㠃ࢆ࢞ࣛࢫ㠃࡟ྥࡅ࡚ࠊ࢞ࣛࢫᯈୖ ࡟㓄ิࡍࡿࠋ࢞ࣛࢫᯈ࡟ࡣࠊ㧗࠸㧗㏱㐣ᛶࡸᶵᲔⓗᙉᗘࡀồࡵࡽࢀࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊ୍⯡ⓗ࡟ ࡣᙉ໬࢞ࣛࢫ㸦ⓑᯈ࢞ࣛࢫ㸧ࡀ⏝࠸ࡽࢀࡿ[12] ḟ࡟ኴ㝧㟁ụࢭࣝࢆ㍕ࡏࡓ࢞ࣛࢫᯈࡢୖ࡟ᶞ⬡ࢆ㍕ࡏࠊࡉࡽ࡟ಖㆤࣇ࢕࣒࡛ࣝそࡗ࡚ࠊ 㓄ิࡋࡓࢭࣝࢆᑒṆࡍࡿࠋᶞ⬡࡟ࡣࠊኴ㝧㟁ụࢭࣝࡢಖㆤࡸ࢞ࣛࢫᯈ࡜ࡢ㧗࠸ᐦ╔ᛶࠊప ࢥࢫࢺ࡞࡝ࢆ⪃៖ࡋࠊEVA㸦࢚ࢳ࣭ࣞࣥ㓑㓟ࣅࢽࣝඹ㔜ྜᶞ⬡㸧ࡀ⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋᆅୖ ࡟࠾ࡅࡿኴ㝧㟁ụࢭࣝࡑࡢࡶࡢᑑ࿨ࡣ 30 ᖺ௨ୖ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࡀࠊࢭࣝࡢᑒṆ࡟⏝࠸ ࡿᶞ⬡ࡢᑑ࿨ࡣࡑࢀ࡟ẚ࡭ࡿ࡜▷ࡃࠊࡇࡢᑒṆᮦࡢᑑ࿨ࡀኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢᑑ࿨ࢆỴ ࡵࡿ࡜ࡶ࠸ࢃࢀ࡚࠸ࡿࠋ  ࡉࡽ࡟Ỉࡢᾐධ㜵Ṇࠊගࡢ཯ᑕᩓ஘࡟ࡼࡿ㟁ὶቑ኱࡞࡝ࡢ┠ⓗࢆᣢࡘࣂࢵࢡࢩ࣮ࢺ㸦࣏ ࢚ࣜࢳࣞࣥࢸࣞࣇࢱ࣮ࣛࢺ࡜ࣇࢵ⣲⣔ᶞ⬡ࡢ」ྜࣇ࢕࣒ࣝ࡞࡝㸧ࢆ㔜ࡡྜࢃࡏኴ㝧㟁ụࢭ ࣝ࡜࢞ࣛࢫࢆᙇࡾྜࢃࡏࡿࠋ࣑ࣛࢿ࣮ࢺ࡜ࡣࠊ┿✵ࠊ㧗 ࡢ᮲௳ୗ࡛ࣉࣞࢫࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ ✵Ẽࢆ㝖ཤࡋ࡚ᅽ╔࣭⇕⁐╔ࡍࡿࡇ࡜࡛࠶ࡿ[12]ࠋ᭱ᚋ࡟࿘㎶ࢆ࢔࣑ࣝࣇ࣮࣒࡛ࣞそ࠸ࠊ⿬ 㠃࡟ᘬࡁࡔࡋ㟁ᴟࢆࡘࡅ࡚ࣔࢪ࣮ࣗࣝࡀ᏶ᡂࡍࡿࠋኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝእ㒊࡟㟁ຊࢆྲྀࡾ ฟࡍࡓࡵࡢ➃Ꮚ࣎ࢵࢡࢫࡸ㓄⥺ࢣ࣮ࣈࣝ࡞࡝ከࡃࡢ㒊ᮦࡸ㒊ရࡀྵࡲࢀ࡚࠸ࡿࠋኴ㝧㟁ụ ࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢᑑ࿨ࡣࠊኴ㝧㟁ụࢭࣝ࡟ຍ࠼࡚ࠊࡇࢀࡽࡢ㒊ᮦࡸ㒊ရ࡟ࡶ౫Ꮡࡋ࡚࠸ࡿ[12] ࡇ࠺ࡋ࡚సࡽࢀࡓࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆ┤୪ิ࡟୪࡭ࡓࡶࡢࡀኴ㝧㟁ụ࢔ࣞ࢖࡜࿧ࡤࢀࡿࠋኴ㝧㟁 ụࢭࣝࢆ┤᥋࡟㓄ิࡋࡓኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆ┤୪ิ࡟୪࡭࡚ኴ㝧㟁ụ࢔ࣞ࢖࡟ࡍࡿࡇ࡜ ࡛ࠊฟຊ㟁ᅽ࡜ὶࢀࡿ㟁ὶࢆቑຍࡉࡏ࡚࠸ࡿࠋ

(26)

15 ᅗ 2.12 ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝᵓ㐀  ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡣఫᏯࡢᒇ᰿࡟タ⨨ࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊᒇ᰿࡟タ⨨ࡍࡿኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗ ࣝࡣࠊ኱ࡁࡃศࡅ࡚ᒇ᰿⨨ࡁᆺ࡜ᒇ᰿ᘓᮦᆺࡢ 2 ࡘ࡟ศ㢮ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋᒇ᰿⨨ࡁᆺ ࡣࠊ᪤Ꮡࡢᒇ᰿࡟ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆ㏣ຍࡋ࡚タ⨨ࡍࡿࢱ࢖ࣉ࡛ࠊ໙㓄ᒇ᰿ࡢ⎰ࡢୖ࡟ ᯟᆺࡢᯫྎࢆ⨨࠸࡚ࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆタ⨨ࡍࡿࡶࡢ࡜ࠊ㝣ᒇ᰿ࡢᒇୖ࡟ഴᩳᯫྎࢆ⨨࠸࡚ࣔࢪ ࣮ࣗࣝࢆタ⨨ࡋ࡚࠸ࡿࠋ୍᪉ࠊᒇ᰿ᘓᮦᆺ࡜ࡣࠊ⎰ࡢ௦ࢃࡾ࡟㜵ⅆᛶ⬟࡜ᒇ᰿ᮦᶵ⬟ࢆࡶ ࡓࡏࡓᒇ᰿ᘓᮦᆺࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆタ⨨࡛ࡁࡿࡢ࡛ࠊ⎰ࢆⵌࡃࡓࡵࡢࢥࢫࢺࡀ୙せ࡜࡞ࡿࠋࡲ ࡓࠊᯫྎࡢ㔜㔞ࡢၥ㢟ࡶᅇ㑊࡛ࡁࡿࠋᘓᮦ࡜ࡋ࡚ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿ ࡢ࡛ࠊ㜵Ỉ࣭㜵ⅆ࣭ᙉᗘࡢせồࢆ‶ࡓࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀồࡵࡽࢀࡿ[12]

(27)

16 ཧ↷ᩥ⊩

[1] Clarke, F. W.; Washington, H. S. (1924). “The composition of the earth's crust”. US. Geol. Surv. Prof. Paper: 127.

[2] ᑠ㛗஭ㄔ㸦⦅ⴭ㸧㸸ⷧ⭷ኴ㝧㟁ụࡢᇶ♏࡜ᛂ⏝ ࣮࣒࢜♫ (2001)

[3] Panasonic ࣉࣞࢫ࣮ࣜࣜࢫ HIT 㔞⏘ࣞ࣋ࣝ࡜ࡋ࡚ୡ⏺᭱㧗Ỉ‽ࡢ ࠕ-0.258㸣/Υࠖ ࢆ㐩 ᡂ

[4] William Shockley and Hans J. Queisser. Detailed Balance Limit of Efficiency of p̺n Junction Solar Cells: Journal of Applied Physics 32, 510 (1961)

[4] Kunta Yoshikawa et al, Silicon heterojunction solar cell with interdigitated back contacts for a photoconversion efficiency over 26%: Nature Energy 2, Article number: 17032 (2017) doi:10.1038/nenergy.2017.32

[5]NEDO ࢽ࣮ࣗࢫ࣮ࣜࣜࢫ ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡛ୡ⏺᭱㧗ኚ᥮ຠ⋡ 26.33㸣

[6] Oldwig von Roos, A simple theory of back surface field (BSF) solar cells: Journal of Applied Physics 49, 3503 (1978)

[7] Staebler, D. L.; Wronski, C. R. (1977). Reversible conductivity changes in discharge-produced amorphous Si". Applied Physics Letters. 31 (4): 292.

[8] Mishima, T. et al. Development status of high-efficiency HIT solar cell. Sol. 95, 18 (2010) [9] ᕝᮏカ⿱ࠕ㧗ຠ⋡ HIT ኴ㝧㟁ụࠖ SANYO TECHNICAL REVIEW VOL.34 NO.1 JUN.2002 [10] ᐑᓥ᫴௓ࠕ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ⏺㠃୙άᛶ໬⭷ࠖ

J.Plasma Fusion Res.Vol.85,No.12 (2009)820-824

[11] M. A. Green et al.Progress in photovoltaics: research and applications, 19 (2011) 565 J.Plasma Fusion Res.Vol.85,No.12 (2009)820-824

[12] ⤖ᬗ⣔ኴ㝧㟁ụࡢ㧗ຠ⋡໬ బ㈡㐩⏨ වᒾᐇ ⏫⏣ᬛᘯ

[13] ᛂ⏝≀⌮ ➨ 84 ᕳ ➨ 7 ྕ㸦2015㸧ኴ㝧㟁ụࣔࢪ࣮ࣗࣝࡢຎ໬ᶵᵓࡢゎ᫂࡜ಙ㢗ᛶ ྥୖᢏ⾡/ཎᾈ஧㑻ࠊቑ⏣῟

(28)

17

➨㸱❶ ヨᩱࡢస〇࠾ࡼࡧホ౯ᡭἲ

ࡣࡌࡵ࡟

 ᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࠊࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥ⭷ࡢ㓟໬ฎ⌮࡟ࡣ࣏ࢸࣥࢩࣙࢫࢱࢵࢺࢆ⏝࠸ࡓ㝧ᴟ 㓟໬࡟ࡼࡗ࡚ࠊࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢኚ᭦ࡣ TMAH ࢆ⏝࠸ࡓ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ࡟ࡼࡗ࡚ࠊ࢞ࣛ ࢫᇶᯈୖ࡬ࡢගᏛᵓ㐀ᙧᡂࡣࠊ⁐ᾮࡸᚤ⢏Ꮚࡢศᩓ⁐፹ࢆ⏝࠸ࡓࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲ࡟ࡼࡾ⾜ ࡗࡓࠋᮏ⠇࡛ࡣࡲࡎ⁐ᾮࢆ⏝࠸ࡓ㝧ᴟ㓟໬࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡋࡓᚋࠊ⁐፹୰࡟࠾ࡅࡿᚤ⢏Ꮚࡢศ ᩓฎ⌮࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡋࠊࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࢆ⏝࠸ࡓගᏛᵓ㐀ᙧᡂᡭἲ࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡿࠋ

3.1 ᾮ୰ࡢ㟁Ẽ໬Ꮫ཯ᛂ

3.1.1 㝧ᴟ㓟໬࡜ࡣ  㝧ᴟ㓟໬࡜ࡣࠊ㟁ゎ㉁⁐ᾮ୰࡛㏻ᖖࡣ㔠ᒓ㒊ရࢆ㝧ᴟ㸦ṇᴟ㸧࡟ࡋ࡚㟁ゎࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ 㝧ᴟ⾲㠃࡟㓟໬⓶⭷ࢆᙧᡂࡉࡏࡿ⾲㠃ฎ⌮࡛࠶ࡿࠋ୍⯡ⓗ࡟ࠊ㝧ᴟ㓟໬࡟ࡼࡗ࡚㔠ᒓ⾲㠃࡟ ᙧᡂࡉࡏࡿ㓟໬⓶⭷ࡣከᏍ㉁࡛࠶ࡾࠊࡑࢀᨾ⾲㠃ࡀ᥋╔࣭⢓╔࣭ሬᩱ࡟㐺ࡋࡓୗᆅ࡜࡞ࡿࠋ 㝧ᴟ㓟໬ࡀᡂ❧ࡍࡿ᮲௳ࡣᑐ㇟㔠ᒓ࠾ࡼࡧ㟁ゎ㉁⁐ᾮࡢ཮᪉࠿ࡽ㝈ᐃࡉࢀࡿࠋᑐ㇟㔠ᒓ࡜ ࡋ࡚ࡣࠊᐜ᫆࡟㓟໬ࡉࢀ࡚Ᏻᐃ࡞㓟໬⭷ࢆᙧᡂࡋᚓࡿࡶࡢ࡛࡞ࡃ࡚ࡣ࡞ࡽ࡞࠸ࠋ࢔࣑ࣝࢽ࢘ ࣒ࠊ࣐ࢢࢿࢩ࣒࢘ࠊࢳࢱࣥ➼ࡀࡇࢀ࡟ヱᙜࡍࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣ㝧ᴟ࡟㔠ᒓ࡛ࡣ࡞ࡃ༢⤖ᬗࢩࣜ ࢥࣥࢆ⏝࠸ࡓࠋ  㝧ᴟ㓟໬ࡢᇶᮏⓗ࡞཯ᛂࢆㄝ᫂ࡍࡿ๓࡟ࠊఱᨾ㝧ᴟ㓟໬ἲࢆ⏝࠸࡚ࣃࢵࢩ࣮࣋ࢩࣙࣥ⭷ ࡢᨵ㉁ࢆヨࡳࡓ࠿࡟ࡘ࠸࡚⡆༢࡟ㄝ᫂ࡍࡿࠋࢩࣜࢥࣥࡢ㓟໬⭷ࢆᙧᡂࡍࡿ᪉ἲ࡜ࡋ࡚ࡣࠊ⇕ 㓟໬ἲ[1]ࠊẼ┦ᡂ㛗ἲ[2]⇕ศゎἲ[3]ࠊHF-HN0 3⣔⵨Ẽ[4]࡟ࡼࡿ᪉ἲࠊග㓟໬[5]ࠊࣉࣛࢬ࣐୰࡛ ᭷ᶵె㓟໬ྜ≀ࢆ࢖࢜ࣥ⾪ᧁࡍࡿ᪉ἲ[6])ࡸ SiO ⵨╔⭷[7]ࠊ㝧ᴟ㓟໬[8] ➼࠸ࢁ࠸ࢁ࡞᪉ἲࡀ ࠶ࡿࠋ༙ᑟయ⿦⨨ࡢ⾲㠃Ᏻᐃ໬ࡸ MOS ࢺࣛࣥࢪࢫࢱ࡞࡝ࡢ⤯⦕⭷ࡢస〇࡟᭱ࡶ୍⯡ⓗ࡟ ⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࡢࡣࠊࡇࡢ࠺ࡕ⇕㓟໬࡛࠶ࡿࠋ㓟໬⭷ࡢ⏕ᡂ㐣⛬[9]࠿ࡽࡳࡿ࡜㸪ࢩࣜࢥࣥ⮬ యࡀ㓟໬ࡋ࡚ᡂ㛗ࡍࡿࡶࡢ࡜ࠊࢩࣜࢥࣥ㓟໬≀ࢆࢩࣜࢥࣥୖ࠶ࡿ࠸ࡣ௚ࡢᇶᯈୖ࡟᥎✚ࡉ ࡏࡿࡶࡢ࡜ࡀ࠶ࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿࡀ๓⪅ࡢ᪉ἲ࡟ࡼࡾᚓࡽࢀࡿ㓟໬⭷ࡢ᪉ࡀⰋ㉁࡛࠶ࡾ෌⌧ᛶ ࡢⅬ࡛ࡶඃࢀ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢ᪉ἲ࡟┦ᙜࡍࡿࡶࡢࡀ⇕㓟໬ἲ࡛࠶ࡾࠊ㝧ᴟ㓟໬ἲ࡛࠶ࡿࠋ㏻ᖖ ⇕㓟໬࡟ࡣ 1100Υ௨ୖࡢ㧗 ࡀᚲせ࡜ࡉࢀ࡚ࡁࡓࡀࠊప ⾲㠃Ᏻᐃ໬ (Low Temperature Passivation: LTP)ᢏ⾡[10]ࡀ㛤Ⓨࡉࢀ㛤Ⓨࡉࢀࠊᚲせ ᗘࡣ኱ᖜ࡟పῶࡋࡓࠋ ࡋ࠿ࡋࡇࡢᢏ⾡࡟࠾࠸࡚ࡶᑦᩘⓒᗘࡢຍ⇕ฎ⌮ࢆᚲせ࡜ࡍࡿࠋ㓟໬⭷ࡢ㧗 ᡂ㛗࡛ࡣࠊ㛗 ᫬㛫ຍ⇕ࡢࡓࡵ୙⣧≀ࡀจ✚ࡋࡓࡾࠊ೫ᯒࡋࡓࡾࠊࡲࡓ㓟໬⭷࡜ࢩࣜࢥࣥᇶᯈ(ࣂࣝࢡ)⏺㠃 ࡢ⇕⭾⬽ಀᩘࡢᕪ࡟ࡼࡿ୙ྍ㑊ⓗ࡞⇕ⓗṍࡀ࠶ࡾ㛗ᮇ⾲㠃Ᏻᐃᛶ࠿ࡽࡶዲࡲࡋࡃ࡞࠸ࠋࡑ ࢀ࡟ᑐࡋ࡚㝧ᴟ㓟໬ἲࡣ཯ᛂࡀ࡯࡜ࢇ࡝ᐊ ௜㏆࡛⾜࡞ࢃࢀࡿࡢ࡛ࠊ⇕㓟໬ἲࡢࡼ࠺࡞⇕ ⓗ࡞ṍࡸࡑࡢ௚ࡢḞⅬࡀᑟධࡉࢀࡿྍ⬟ᛶࡀᑡ࡞࠸ࠋ

(29)

18  ᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࡣࠊ (1) ⦓ᐦ࡞⤯⦕ᒙࢆᙧᡂྍ⬟࡛࠶ࡿࡇ࡜ (2) 㓟໬⓶⭷ࢆᚲせ࡜ࡍࡿ⠊ᅖࡀ㠀ᖖ࡟ᚤ⣽࡛࠶ࡿࡇ࡜ (3) ྠ᫬࡟ฎ⌮ࡉࢀࡿⰋ≉ᛶ࡞ i-a-Si:H ࡟ࡣ୙ᚲせ࡞⓶⭷ࢆ㑊ࡅࡓ࠸ࡇ࡜ (4) i-a-Si:H ⭷ࡢỈ⣲⬺㞳࡟ࡼࡿຎ໬ࢆ㜵ࡄࡓࡵ࡟ᐊ ⛬ᗘࡢప ᕤ⛬࡛࠶ࡿࡇ࡜ (5) 㟁Ẽ≉ᛶ(⤯⦕ᛶ)ࡢ㐪࠸࡟ࡼࡗ࡚཯ᛂࡢ㏿ᗘࡲࡓࡣ᭷↓ࢆไᚚྍ⬟࡛࠶ࡿࡇ࡜ ௨ୖ 5 ࡘࡢ⌮⏤࠿ࡽࠊ㝧ᴟ㓟໬ἲࢆ⏝࠸࡚㑅ᢥⓗ࡞㓟໬⭷ࡢᙧᡂࢆヨࡳࡓࠋ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥୖ ࡟Ⰻ㉁࡞㓟໬⭷ࡢᙧᡂࢆ⾜࠾࠺࡜ࡍࡿሙྜࠊ౑⏝ࡍࡿ⁐፹ࡸ⁐㉁࡟ࡣ࠸ࡃࡘ࠿ೃ⿵ࡀ࠶ࡿ [11]ࡀࠊᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࡣ⭷ᙧᡂᚋࡢὙίࡢᐜ᫆ࡉ࡜ᙧᡂ㓟໬⭷ࡢ≉ᛶࢆ⪃៖ࡋ࡚ࠊ༡ᲄ῟஧ ࡽࡢሗ࿌[12]࡟࠶ࡿ࢚ࢳࣞࣥࢢࣜࢥ࣮ࣝ࡜◪㓟࣒࢝ࣜ࢘ࢆ⏝࠸࡚ᐇ㦂ࢆ⾜ࡗࡓࠋ  ࡲࡓࡇࡇ࡛㝧ᴟ㓟໬࡜ࡋ࡚ࡣ᭱ࡶỗࡃ⏝࠸ࡽࢀࡿ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘࡟࠾ࡅࡿ㝧ᴟ㓟໬⓶⭷ࡢ ᙧᡂ㐣⛬ࢆ⏝࠸࡚㝧ᴟ㓟໬ࡢᇶᮏⓗ࡞཯ᛂ࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡍࡿࠋ㐺ษ࡞㟁ゎ㉁⁐ᾮ୰࡛࢔ࣝ ࣑ࢽ࣒࢘࡟ṇ㟁ᅽࢆ༳ຍࡍࡿ࡜࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘ࡣ㟁Ꮚࢆዣࢃࢀࠊ㝧࢖࢜ࣥ࡜࡞ࡗ࡚ᾮ୰࡬⁐ ゎࡋ (ᘧ(1)) ࡇࢀࢆ㝧ᴟ⁐ゎ࡜࠸࠺ࠋࡲࡓࠊྠ᫬࡟㟁ゎ㉁⁐ᾮ୰ࡢỈ㓟໬࢖࢜ࣥ㸦OH-㸧ࡀ 㝧ᴟࡍ࡞ࢃࡕ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘⾲㠃࡛㟁Ꮚࢆᨺฟࡋ㓟⣲ඖ⣲࡜࡞ࡿ (ᘧ(2)(3))ࠋࡇࡢ㓟⣲ཎᏊ࡛ ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘⾲㠃ࡀ㓟໬ࡉࡏࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ (ᘧ(4))ࠊάᛶᒙ㸦barrier layer㸧࡜࿧ࡤࢀࡿ⤯⦕ ᒙࡀᙧᡂࡉࢀࠊ㝧ᴟ⁐ゎࡀᢚไࡉࢀࡿࠋ㝧ᴟ㓟໬⓶⭷ࡢ୍ࡘࡢࢱ࢖ࣉࡣࡇࡢάᛶᒙࡢࡳ࠿ࡽ ࡞ࡿࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓ㏻ᖖ㝧ᴟ㓟໬࡟ࡼࡗ࡚ᡂ㛗ࡋࡓάᛶᒙࡢ⾲㠃ࡣᖖ࡟⁐ゎࡉࢀࠊάᛶᒙ ࡜࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘➼⿕㓟໬㝧ᴟᮦᩱࡢ⏺㠃࡛ࡣᖖ࡟⓶⭷ࡢ⏕ᡂࡀ⾜ࢃࢀࡿࡓࡵࠊ㟁ᅽࡀ୍ᐃ ࡛࠶ࢀࡤάᛶᒙࡢཌࡉࡣᖖ࡟୍ᐃ࡟࡞ࡿࠋ 㝧ᴟ㓟໬ฎ⌮࡟࠾ࡅࡿࡶ࠺୍ࡘࡢࢱ࢖ࣉࡢ㓟໬⓶⭷ࡣࡇࡢάᛶᒙࡢୖ࡟ከᏍ㉁ࡢ㓟໬≀ ᒙࢆ᭷ࡍࡿࡶࡢ࡛࠶ࡾࠊࡇࡢ㓟໬≀ࡣ㝧ᴟ⁐ゎࡋࡓ㔠ᒓ࢖࢜ࣥࡀỈ࡜཯ᛂࡋ࡚ฟ᮶ࡓࢥࣟ ࢖ࢻ≧ࡢ㔠ᒓỈ㓟໬≀ࡀኚ໬ࡋ࡚ฟ᮶ࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋከᏍ㉁ᒙࡣࡑࡢ⁐ゎ㏿ᗘࡀ⏕ᡂ㏿ᗘ ࡼࡾࡶᑠࡉ࠸ሙྜ࡟ᡂ㛗ࡍࡿࠋࡇࡢࢱ࢖ࣉࡣᵓ㐀ⓗ࡟ࡑࡢᏍ࡟ᮦᩱࢆಖᣢࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁ ࡿࡓࡵࠊ᥋╔࣭⢓╔࣭ሬ⿦࡟⏝࠸ࡽࢀࡿࠋࡲࡓ㝧ᴟ㓟໬࡟⏝࠸ࡿ㟁ゎ㉁⁐ᾮ࡟ࡣ㧗࠸㓟໬ຊ ࡀồࡵࡽࢀࡿࠋ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘࠾ࡼࡧ࢔࣑ࣝࢽ࣒࢘ྜ㔠࡟ከᏍ㉁ࡢ㝧ᴟ㓟໬⓶⭷ࢆᙧᡂࡉࡏ ᚓࡿ㟁ゎ㉁⁐ᾮ࡜ࡋ࡚ࡣࢡ࣒ࣟ㓟ࠊ◲㓟ࠊࣜࣥ㓟࡞࡝ࡢỈ⁐ᾮ➼ࡀ࠶ࡿࠋ㏻ᖖỈࡢ㟁㞳࡛ࡣ Ỉ㓟໬≀࢖࢜ࣥࡣ㠀ᖖ࡟ᑡ࡞࠸ࡓࡵࠊୖグࡢࡼ࠺࡞㟁ゎ㉁ࢆ౑⏝ࡍࡿࠋࡲࡓࡑࡢ㝿ࠊ㟁ゎ㉁ ࡣᾘ㈝ࡉࢀ࡞࠸ࠋ ʹŽ ՜ ʹܣ݈ଷା൅ ͸݁ିሺ͵ െ ͳሻ ܪଶܱ ՜ ܪା൅ܱܪିሺ͵ െ ʹሻ ܱܪି՜ ܪ൅ ܱଶିሺ͵ െ ͵ሻ ʹܣ݈ଷା൅ ͵ܱଶି ՜  ܣ݈ ଶܱଷሺ͵ െ Ͷሻ

(30)

19 㟁ゎ㉁ࡢ✀㢮࡟ࡼࡗ࡚ࠊᙧᡂࡉࢀࡿከᏍ㉁㓟໬⓶⭷ࡢ⭷ཌࡸᏍᚄ➼࡟㐪࠸ࡀ࠶ࡿࡀࠊᮏ◊✲ ࡟࠾࠸࡚ࡣάᛶᒙࡢࡳࡢᡂ⭷ࢆ┠ⓗ࡜ࡋ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊࡇࡇ࡛ࡣゐࢀ࡞࠸ࠋ 3.1.2 ࣏ࢸࣥࢩ࢜ࢫࢱࢵࢺࢆ⏝࠸ࡓᐃ㟁ᅽ㝧ᴟ㓟໬  㝧ᴟ㓟໬ࡣ㏻ᖖࠊᾮ୰ࡢ㟁Ꮚᤵཷᖹ⾮≧ែ࡟࠶ࡿ㟁ᴟ࡟ᑐࡋࠊእ㒊࠿ࡽ㟁఩࠿ࡅࡿࡇ࡜࡟ ࡼࡗ࡚ᖹ⾮≧ែࢆࡎࡽࡋ㟁ὶࢆⓎ⏕ࡉࡏࡿࠋࡇࡇ࡛㔜せ࡟࡞ࡿࡢࡀ࠸࠿࡟ࡋ࡚཯ᛂࢆไᚚ ࡍࡿ࠿࡛࠶ࡿࠋ㝧ᴟ㓟໬࡟࠾࠸࡚ࡣ୍⯡ⓗ࡟ᐃ㟁ὶ㓟໬ἲ࡜ᐃ㟁ᅽ㓟໬ἲࡀ⏝࠸ࡽࢀࡿࠋᐃ 㟁ὶἲ࡟࠾࠸࡚ࡣᐇ㦂⣔ࡢྛ㒊࡟࠿࠿ࡿ㟁ᅽࢆ࠶ࡿ࡛ࣞ࣋ࣝṇ☜࡟ไᚚィ ࡋࡼ࠺࡜ࡍࡿ ࡜ࠊ㟁ὶࢆ࠿࡞ࡾ኱ࡁࡃྲྀࡽ࡞ࡅࢀࡤ࡞ࡽ࡞ࡃ࡞ࡾࠊᮏ◊✲ࡀ┠ⓗ࡜ࡍࡿࡼ࠺࡞ᩘ nm ༢఩ ࡢ㓟໬⭷ࡣᩘ⛊ࡢ࠺ࡕ࡟ᙧᡂࡉࢀࡿࡇ࡜࡜࡞ࡾࠊ⭷㉁ࡸ⭷ཌࡢไᚚࡸ෌⌧ᛶࡀⴭࡋࡃపୗ ࡍࡿࠋ୍᪉ࠊᐃ㟁ᅽἲ࡟࠾࠸࡚ࡣ┤᥋ືస㟁ᅽࢆไᚚࡍࡿࡓࡵࠊ኱㟁ὶࢆὶࡉࡎ࡜ࡶ㟁ᅽࢆ ไᚚྍ⬟࡛࠶ࡾࠊࡑࢀ࡟ࡼࡗ࡚཯ᛂࡀప㏿໬ࡍࡿࡓࡵไᚚᛶࡸ෌⌧ᛶࡀⰋ࠸ࠋᮏ◊✲࡛ࡣཌ ࡉ 10 nm ࡢ i-a-Si:H ⭷୰ࡢᵓ㐀࡟㉳ᅉࡍࡿ⤯⦕᢬ᢠࡢ㐪࠸࡟ࡼࡗ࡚཯ᛂࢆไᚚࡍࡿࡇ࡜ࢆ ┠ⓗࡢ 1 ࡘ࡜ࡋ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊ⭷ཌࡢヲ⣽࡞ไᚚࢆ⾜࠼ࡿࡼ࠺ᐃ㟁ᅽἲ࡟ࡼࡗ࡚㝧ᴟ㓟໬ࢆ ⾜ࡗࡓࠋ(㝧ᴟ㓟໬ࡣ࢔࣐ࣝ࢖ࢺ➼ࡢᙧᡂ࡟᭱ࡶࡼࡃ⏝࠸ࡽࢀࡿࡀࠊ࢔࣐ࣝ࢖ࢺࡢᕤᴗⓗ࡞ ᙧᡂ࡟࠾࠸࡚ࡣ⭷ཌࡣ࠶ࡿ್ࡼࡾࡶཌࡅࢀࡤࡼ࠸ࢣ࣮ࢫࡀከࡃࠊ⓶⭷㠃✚ࡀ኱ࡁࡅࢀࡤ㟁 ὶᐦᗘࡀୗࡀࡿࡓࡵࠊ⿦⨨ࡀ኱ᆺ໬ࡍࢀࡤᐃ㟁ὶἲ࡛ࡶไᚚࡣྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ)  ᅗ 3-1 ࡟ᮏ◊✲࡟࠾ࡅࡿᐇ㦂⣔ࡢᴫ␎ᅗࢆ♧ࡍࠋᕥ࠿ࡽ⿵ຓ㟁ᴟ࡛࠶ࡿࣉࣛࢳࢼࠊ୰ኸ࡟ ືస㟁ᴟ࡛࠶ࡿ i-a-Si:H ᡂ⭷ࡋࡓ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࠊྑ࡟ᇶ‽㟁ᴟ࡛࠶ࡿࠋཝᐦ࡞㟁఩ไᚚࡸ  ᐃࢆ⾜ࢃ࡞࠸ࡢ࡛࠶ࢀࡤࠊ⿵ຓ㟁ᴟࡣᚲせ࡛ࡣ࡞࠸ࠋࡋ࠿ࡋ⿵ຓ㟁ᴟࡢ࡞࠸ 2 ᴟ⣔ࡢሙྜࠊ ືస㟁ᴟ࡟࠶ࡿ㟁ᅽࢆ࠿ࡅ࡚ࡶࠊࡑࡢࡲࡲヨᩱ࡟㟁ᅽࡀ༳ຍࡉࢀࡿࢃࡅ࡛ࡣ࡞࠸ࠋࡑࡢ⌮⏤ ࡣ㟁ゎᾮࡀ᢬ᢠࢆᣢࡕࠊ㟁ゎᾮ୰ࢆ㟁ὶࡀὶࢀࡿ࡜ࡑࡇ࡛㟁ᅽࡀୗࡀࡿ(ࡇࢀࢆ㟁ᅽ㝆ୗ࡜ ࿧ࡪ)ࡓࡵ࡛࠶ࡿࠋ㟁఩ࢆṇࡋࡃไᚚࡍࡿ࡟ࡣ㟁఩ไᚚᅇ㊰ࡢ㟁ὶࢆᑠࡉࡃᢚ࠼ࠊ㟁ᅽ㝆ୗ ࢆࡂࡾࡂࡾࡲ࡛ῶࡽࡉ࡞ࡅࢀࡤ࡞ࡽ࡞࠸ࠋࡑࡢᙺ๭ࢆᯝࡓࡍࡢࡀ⿵ຓ㟁ᴟ࡜࣏ࢸࣥࢩ࢜ࢫ ࢱࢵࢺ(ᐃ㟁఩㟁ゎ⿦⨨)࡛࠶ࡿࠋືస㟁ᴟ࡜ᇶ‽㟁ᴟࡢ㛫࡟ὶࢀࡿ㟁ὶࢆᴟຊᢚ࠼ࠊ኱㒊ศ ࡢ㟁ὶࢆືస㟁ᴟ࡜⿵ຓ㟁ᴟࡢ㛫࡟ὶࡋࠊᇶ‽㟁ᴟࡢሷᶫࡣືస㟁ᴟࡢ㏆ࡃ࡟⨨ࡃࡇ࡜࡛ࠊ 㟁Ꮚࡀ㟁ゎᾮ୰ࢆὶࢀࡿ㊥㞳ࢆῶࡽࡋ㟁ᅽ㝆ୗࢆపࡃᢚ࠼ࡿࠋࡇࢀࡽࡢືసࢆ⮬ື࡛⾜࠺ ⿦⨨࡛࠶ࡿࠋ⿦⨨ࡢᛶ⬟࡟ࡶࡼࡿࡀࠊ୍⯡ⓗ࡞࣏ࢸࣥࢩ࢜ࢫࢱࢵࢺࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ࠊືస㟁 ᴟ࡟୚࠼ࡿ㟁ᅽࢆ 1 mW ࡢ༢఩࡛ไᚚ࡛ࡁࡿࠋ

(31)

20 ࡲࡓࠊᐃ㟁ᅽἲ࡟࠾ࡅࡿ㝧ᴟ㓟໬࡟࠾ࡅࡿ㟁ὶᐦᗘ࡜㓟໬⭷ཌࡢ᫬㛫ኚ໬ࡣ࡯ࡰᘧ(3-5,3-,3-7)࡟ᚑ࠺࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿ[12] ܬ௔ ൌ ሺܬ௜െ ܬௗሻ ‡š’ ቆെ ݐ ߬௙ቇ ൅ ܬௗሺ͵ െ ͷሻ ݔ ൌ ݔஶሾͳ െ ‡š’ ቆെ ݐ ߬௙ቇሺ͵ െ ͸ሻ ݔஶ ൌܧͳ ଴௫ሺܸ௔െ ܸ௥ሻ ൬ͳ െ ܬௗ ܬ଴൰ሺ͵ െ ͹ሻ ࡇࡇ࡛ࠊJaࡣືస㟁ᴟࢆὶࢀࡿ㟁ὶᐦᗘࠊJiࡣึᮇ㟁ὶᐦᗘ࡛࠶ࡾ(┤ิ᢬ᢠ Rs࡟ࡼࡗ࡚つ ᐃࡉࢀ࡚࠸ࡿ)ࠊJdࡣ㓟໬⭷ࡢ⁐ゎ࡟ᑐᛂࡍࡿ᭱⤊㟁ὶᐦᗘ࡛࠶ࡾࠊτfࡣτf = (rs + rb)/EoxA ࡛ ⾲ࡉࢀࡿᘧ࡛ࠊx ࡣ㓟໬⭷ࡢ⭷ཌࠊx∞ࡣ᭱⤊⭷ཌࠊt ࡣ㓟໬᫬㛫ࢆ⾲ࡋ࡚࠸ࡿࠋࡉࡽ࡟ rsࠊ rbࠊEoxࠊAࠊVaࠊVrࡣࡑࢀࡒࢀࠊrs = RsS (S:㝧ᴟ㠃✚)ࠊ༢఩㝧ᴟ㠃✚࠶ࡓࡾࡢ㟁ゎᾮࡢ᢬ᢠࠊ 㓟໬⭷୰ࡢ㟁⏺ᙉᗘࠊ໬⏕⋡ࠊ༳ຍ㟁ᅽࠊᖹ⾮㟁఩ࢆ⾲ࡋ࡚࠸ࡿࠋࡲࡓ໬⏕⋡࡜ࡣ༢఩㝧ᴟ 㠃✚࡟༢఩㟁Ⲵࢆ㏻ࡍ࡜ࡁᙧᡂࡉࢀࡿ⭷ཌࡢࡇ࡜࡛࠶ࡿࠋ

3.2 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ

3.2.1 ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢᙧᡂ࡜ TMAH ࡟ࡼࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢࡢཎ⌮  ㏻ᖖ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢᙧᡂ࡟ࡣỈ㓟໬࣒࢝ࣜ࢘(KOH)ࢆ୺ᡂศ࡜ࡍࡿ ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ⁐ᾮࡀ⏝࠸ࡽࢀࡿࠋ(1 0 0)㠃࡟ࡑࡗ࡚ษ᩿ࡉࢀࡓ༢⤖ᬗࢩࣜࢥࣥᇶᯈࢆ KOH ⁐ᾮ࡟ᾐࡍࡇ࡜࡛࢚ࢵࢳࣥࢢࡉࢀ(1 1 1)㠃ࡀ⌧ࢀࡿࠋࡑࡢ࢚ࢵࢳࣥࢢཎ⌮࡟ࡘ࠸࡚⡆ ₩࡟♧ࡍࠋ 㸺 OH࢖࢜ࣥ࡟ࡼࡿSi ࡢ⁐ゎ཯ᛂ㸼

(32)

21     Si 㸩 4OH Ѝ Si(OH)

4 㸩 4e㸫    㸺Ỉࡢศゎ཯ᛂ࡟ࡼࡿOH࢖࢜ࣥࡢ⏕ᡂ཯ᛂ㸼     4H2O 㸩 4e㸫 Ѝ 4OH㸫 㸩 2H2     ௨ୖࡢ཯ᛂᘧ࡟ࡼࡾࠊSi ࡀ࢚ࢵࢳࣥࢢࢆࡉࢀࡿࠋ 1 1 1㸧㠃࡟ᑐࡍࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡀ௚ࡢ㠃࡟ᑐࡍࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡼࡾ㏿࠸ࡓࡵࣆ࣑ࣛ ࢵࢻᆺࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡀᙧᡂࡉࢀࡿࠋ  ḟ࡟ࠊTMAH ࢆ౑⏝ࡋࡓ࢚ࢵࢳࣥࢢࡢཎ⌮࡟ࡘ࠸࡚⡆₩࡟ㄝ᫂ࡍࡿࠋ TMAH ࡶࡲࡓ KOH ࡜ྠᵝ࡟࢔࢚ࣝ࢝ࣜࢵࢳࣥࢢ㸦␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ㸧࡛࠶ࡿࠋ 㸺Ỉ㓟໬ࢩࣜࢥࣥࡀᙧᡂࡉࢀࠊSi ࡀ⁐ゎࡍࡿ཯ᛂ㸼     Si + 2OH 㸩 H 2O Ѝ SiO3 2㸫 㸩 2H2 Ќ ୖࡢ཯ᛂᘧ࡟ࡼࡾࠊSi ࡀ࢚ࢵࢳࣥࢢࡀࡉࢀࡿࠋ ࡇࢀࡣSi ࡀ TMAH ࡜཯ᛂࡍࡿ࡜Ỉ⁐ᛶࡢࢣ࢖㓟࢖࢜ࣥ࡜࡞ࡾỈ⁐ᾮ࡟⁐ゎࡍࡿ࡜࡜ࡶ ࡟ࠊSi ⾲㠃࡛Ỉ⣲࢞ࢫࢆⓎ⏕ࡉࡏ Si ࡢ࢚ࢵࢳࣥࢢࡀ㐍⾜ࡍࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀ࡟ࡼ ࡾࠊ㸦3 1 1㸧㠃࡟ᑐࡍࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡀ௚ࡢ㠃࡟ᑐࡍࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢ㏿ᗘࡼࡾ㏿࠸ࡓࡵࠊ KOH ࢆ⏝࠸࡚࢚ࢵࢳࣥࢢࡋᙧᡂࡉࢀࡓࣆ࣑ࣛࢵࢻ≧ࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆࡉࡽ࡟࢚ࢵࢳࣥ ࢢࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊ᪂ࡓ࡞ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢసᡂࢆ⾜࠺ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋ ࡇࡢTMAH ࡣ᭷ᶵࡢᙉ࢔ࣝ࢝ࣜ≀㉁ࡢ㉸㧗⣧ᗘ⸆ရ࡛ࠊMEMS࣭༙ᑟయ〇㐀ᕤ⛬࡟࠾ࡅ ࡿࢩࣜࢥࣥ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ๣࡜ࡋ࡚༙ᑟయ࣭ᾮᬗࣜࢯࢢࣛࣇ࢕࣮⏝ࡢ࣏ࢪࣞࢪࢫࢺ⏝⌧ ീᾮ࡜ࡋ࡚ᗈࡃ౑⏝ࡉࢀ࡚࠸ࡿࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋ 3.2.2 ࢚ࢵࢳࣥࢢࡢᕤ⛬࡜ᐇ㦂᪉ἲ ᮏ◊✲ࡢ࢚ࢵࢳࣥࢢࡢᕤ⛬࡟ࡘ࠸࡚⡆༢࡟ࡲ࡜ࡵࡿ 1. ࢔ࢭࢺ࡛ࣥ 10 ศ㉸㡢ἼὙί 2. ஝⇱ 3. ࢭ࣑ࢥࢡ࣮ࣜࣥ 23 ࡟ 5 ศᾐₕ 4. ㉸⣧ỈὙί 5. ࣇࣟࣥࢸ࢕࢔ࢡ࣮ࣜࢼ࣮A01 ࡟ 3 ศᾐₕ 6. ㉸⣧ỈὙί 7. SUN-X ࢚ࢵࢳࣥࢢ(ࣆ࣑ࣛࢵࢻᆺࡢࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࢆᙧᡂ) 8. ㉸⣧ỈὙί 9. TMAH ࢚ࢵࢳࣥࢢ(ࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡢኚ᭦) 10. ㉸⣧Ỉ࡛Ὑί

(33)

22 11. ᇶᯈࢆྲྀฟࡋ஝⇱ ࡲࡓᮏ◊✲࡛౑⏝ࡍࡿ࢚ࢵࢳࣥࢢᾮࡣཎᾮࡢ≧ែࡢࡲࡲ࡛౑⏝ࡋ࡚࠸࡞࠸ࠋྛ࢚ࢵࢳࣥ ࢢᾮࡣୗグ࡟♧ࡍࡼ࠺࡟౑⏝ࡋࡓࠋ  ەSUN-X    ձ SUN-X㸸⵨␃Ỉ㸻1㸸2 ࡢ๭ྜ࡛ᕼ㔘    ղ ᕼ㔘ࡋࡓ⁐ᾮࢆ80[Υ]࡟ຍ⇕ࡋ 80[Υ]࡟ಖࡗࡓ≧ែ࡛౑⏝    ճ ཯ᛂ୰࡟⃰ᗘ࣒ࣛࡀ࡛࡞࠸ࡼ࠺࡟ᨩᢾࡉࡏ࡞ࡀࡽࠊ25 ศ㛫ᾐₕ  ەTMAH    ձ 80[Υ]࡟ຍ⇕ࡋ 80[Υ]࡟ಖࡗࡓ≧ែ࡛౑⏝    ճ ཯ᛂ୰࡟⃰ᗘ࣒ࣛࡀ࡛࡞࠸ࡼ࠺࡟ᨩᢾࡋ࡞ࡀࡽ௵ពࡢ᫬㛫ᾐₕ ࢭ࣑ࢥࢡ࣮ࣜࣥ 23 ࡸࣇࣟࣥࢸ࢕࢔ࢡ࣮ࣜࢼ࣮A01 ࡣ୍⯡ⓗ࡞༙ᑟయὙίᾮ࡛࠶ࡿࡓࡵࠊࡇ ࡇ࡛ࡣヲ⣽࡞ㄝ᫂ࡣ┬ࡃࠋ

3.3 ගᏛᵓ㐀ࡢᙧᡂ

3.3.1 ⁐፹୰࡬ࡢᚤᑠ⢏Ꮚࡢศᩓ  ᚤ⢏Ꮚࢆ⏝࠸࡚ⷧ⭷ヨᩱࢆస〇ࡍࡿሙྜࠊᚤ⢏Ꮚࢆ⁐፹୰࡟ศᩓࡉࡏࠊࡑࡢศᩓ⁐፹ࢆᇶ ᯈୖ࡬࡜ሬᕸࡍࡿᡭἲࡀ୍⯡ⓗ࡟⏝࠸ࡽࢀࡿࠋࡑࡢࡓࡵᮏ㡯࡛ࡣࠊ⁐፹୰࡟࠾ࡅࡿᚤ⢏Ꮚࡢ ศᩓฎ⌮࡟ࡘ࠸࡚⡆₩࡟ㄝ᫂ࡍࡿࠋ⁐፹୰ࡢ⢏Ꮚ㛫࡟ാࡃຊ࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡓᚋࠊᮏ◊✲࡟࠾ ࡅࡿᚤ⢏Ꮚศᩓ⁐ᾮࡢస〇᪉ἲ࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡿࠋ (a) ⢏Ꮚ㛫࡟ാࡃຊ[13]  ⢊యヨᩱ࡟࠾࠸࡚⢊ࡢ⢏ᚄࡀᑠࡉ࠸ሙྜࠊ⢊య࡜ࡋ࡚ࡢᵝࠎ࡞≉ᛶ࡟ᑐࡋ⢏Ꮚ⾲㠃ࡢᙳ 㡪ࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡾࠊ⢏Ꮚ㛫࡟࠾ࡅࡿ௜╔ࡸจ㞟ᛶࡀ㢧ⴭ࡜࡞ࡿࠋᚤ⢏Ꮚࡢయ✚⃰ᗘࢆ୍ᐃ࡜ࡋ ࡓሙྜࠊ⢏Ꮚࡢ⢏ᚄࡀᑠࡉࡃ࡞ࡿ࡟ࡋࡓࡀࡗ࡚⢏Ꮚ㛫ࡢ㊥㞳ࡣ▷ࡃ࡞ࡿࠋࡑࡢࡓࡵ⢏Ꮚࡀࢃ ࡎ࠿࡟ື࠸ࡓሙྜࠊ㞄᥋ࡍࡿ⢏Ꮚྠኈ࡜⾪✺ࡋྜ࠸ࠊ௜╔࠾ࡼࡧจ㞟ࡢᶵ఍ࡀቑຍࡍࡿࠋࡲ ࡓࠊ⢏Ꮚࡢࣈࣛ࢘ࣥ㐠ືࡢほⅬ࠿ࡽぢࡓሙྜ࡟࠾࠸࡚ࡶࠊ⢏ᚄࡀᑠࡉ࡞⢏Ꮚ࡯࡝ࡑࡢ⛣ື㊥ 㞳ࡀቑຍࡍࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊ࠾࡞ࡌࡃᚤᑠ࡞⢏Ꮚ࡯࡝௚ࡢ⢏Ꮚ࡜⾪✺ࡍࡿ☜⋡ࡀቑຍࡍࡿࠋ⾪✺ ࡋࡓ⢏Ꮚࡀ㞳ࢀࡎ⢏Ꮚྠኈࡀ௜╔ࡋࡓሢࡢࡇ࡜ࢆจ㞟⢏Ꮚ࡜࿧ࡧࠊจ㞟⢏Ꮚࢆᵓᡂࡍࡿ ಶࠎࡢ⢏Ꮚࢆ୍ḟ⢏Ꮚ࡜࿧ࡪࠋ࡞࠾ࠊศᩓ࡜ࡣจ㞟⢏Ꮚࢆศ㞳ࡋࠊ୍ḟ⢏Ꮚ༢య࡟࡞ࡿࡲ࡛ ࡤࡽࡤࡽ࡟ࡍࡿ᧯సࡢࡇ࡜ࢆᣦࡍࠋ⁐፹୰࡟࠾࠸࡚ᚤ⢏Ꮚࡀจ㞟ࡋ࡚࠸ࡿሙྜࠊࡑࡢจ㞟ᗘ ྜ࠸ࠊ࠶ࡿ࠸ࡣจ㞟ࡢᙧ(༢⢏Ꮚᒙ⩌య࡛࠶ࡿࡢ࠿」ᩘᒙ࡞ࡢ࠿)࡟ࡼࡗ࡚ࡣሬᕸᚋࡢᆒ୍࡞ ⭷ᙧᡂࡀᅔ㞴࡜࡞ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊᚤ⢏Ꮚࢆྵࡴ⁐፹ࢆ⏝࠸ࡓᆒ୍࡞⭷ᙧᡂࡢࡓࡵ࡟ࡣ⁐፹୰ ࡟࠾ࡅࡿ⢏Ꮚࡢศᩓฎ⌮ࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ

(34)

23

 ⢏Ꮚࡢᾮ୰࡟࠾ࡅࡿศᩓ࠾ࡼࡧจ㞟ࡣࠊ⢏Ꮚ⾲㠃࡟ᙧᡂࡉࢀࡿ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢ┦஫స⏝࠾ ࡼࡧ⢏Ꮚ㛫࡟࠾ࡅࡿ van der Waals ຊ࡟ࡼࡗ࡚࡯࡜ࢇ࡝ࡢሙྜ࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁ ࡿࠋࡇࡢࠊ⢏Ꮚ㛫ࡢ┦஫స⏝ࢆ㟁Ẽ஧㔜ᒙ࡜ van der Waals ຊ࡟ࡼࡗ࡚ㄝ᫂ࡍࡿ⌮ㄽࢆ DLVO ⌮ㄽ࡜࿧ࡪࠋ௨ୗ࡛ࠊ⢏Ꮚ㛫࡟ാࡃ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢ┦஫స⏝࠾ࡼࡧ van der Waals ຊ࡟ࡘ࠸࡚ ⡆₩࡟ㄝ᫂ࡍࡿࠋ ⁐፹୰࡟Ꮡᅾࡍࡿᚤ⢏Ꮚࡣ≉Ṧ࡞᮲௳ࢆ㝖࠸࡚ࡑࡢ⾲㠃࡟㟁Ⲵࢆᖏࡧࡿࡀࠊ⁐፹୰࡟ࡣ ከᩘࡢ࢖࢜ࣥࡀᏑᅾࡋ࡚࠾ࡾࠊᚤ⢏Ꮚࡀᖏࡧࡓ࢖࢜ࣥ࡜ᑐ࡟࡞ࡿࠋࡇࡢ᫬࢖࢜ࣥࡣᚤ⢏Ꮚ ⾲㠃ࢆ㞼ࡢࡼ࠺࡟ྲྀࡾᅖࡴࡇ࡜࡛ᣑᩓ㟁Ẽ஧㔜ᒙࢆᙧᡂࡍࡿ㸦ᅗ 3.2㸧ࠋࡇࡢᑐ࡜࡞ࡿ࢖࢜ ࣥࡣᚤ⢏Ꮚ㏆ഐ࡟࠾࠸࡚࠶ࡿศᕸࢆᣢࡕࠊᚤ⢏Ꮚ⾲㠃࡟㏆࠸࡯࡝ࡑࡢ⃰ᗘࡣ㧗ࡃ࡞ࡿࠋࡇ ࡢ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢཌࡳࡣ⁐፹୰࡟࠾ࡅࡿ㟁ゎ㉁⃰ᗘࡢᙳ㡪ࢆᙉࡃཷࡅ࡚࠾ࡾࠊ㟁ゎ㉁⃰ᗘࡢ ᅗ 3.2 ⁐፹୰࡟Ꮡᅾࡍࡿ⢏Ꮚࡀᙧᡂࡍࡿᣑᩓ㟁Ẽ஧㔜ᒙ ቑຍ࡜࡜ࡶ࡟࢖࢜ࣥࡢ㞼ࡀᅽ⦰ࡉࢀࠊ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢཌࡳࡀⷧࡃ࡞ࡿࠋࡇࡢࡼ࠺࡞࢖࢜ࣥ㞺ᅖ Ẽࢆకࡗࡓ⢏Ꮚࡀ஫࠸࡟᥋㏆ࡋࡓሙྜࠊ࠸ࢃࡤྠᴟᛶࢆᣢࡘ࢖࢜ࣥ㞺ᅖẼࡀ㔜࡞ࡾྜ࠸ࠊ⢏ Ꮚ㛫࡟࠾࠸࡚཯ⓎຊࡀⓎ⏕ࡍࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊ㟁ゎ㉁⃰ᗘࡀ⃰࠸࡯࡝ࠊ㏆᥋⢏Ꮚྠኈ࡟࠾ࡅࡿ ཯Ⓨຊࡣᙉࡃ࡞ࡿࡇ࡜ࡀ▱ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ୍᪉࡛ࠊ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢཌࡳࡀⷧࡃ࡞ࡿࡓࡵࠊ㐲㊥㞳 㡿ᇦ࡟࠾ࡅࡿ⢏Ꮚ㛫ࡢ཯Ⓨຊࡣ㠀ᖖ࡟ᑠࡉࡃ࡞ࡿࠋ㟁Ẽ஧㔜ᒙ࡟ࡼࡿ⢏Ꮚ㛫ࡢ༢఩㠃✚࠶ ࡓࡾ࡟࠾ࡅࡿ࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮Vpࡣḟࡢᘧ࡛⾲ࡉࢀࡿࠋ ܸ௣ൌ ͸Ͷ݊଴݇ܶ ߢ ߛଶ݁ିଶ఑ௗሺ͵ െ ͺሻ ࡓࡔࡋࠊ ɀ ൌ݁௒ ଶ Τ െ ͳ ݁௒ ଶΤ ൅ ͳǡ ܻ ൌ ݖ݁ߖ଴ ݇ܶ

(35)

24

࡛࠶ࡿࠋࡇࡇ࡛ࠊn0ࡣศᩓึᮇࡢ⢏Ꮚಶᩘ⃰ᗘࠊκ ࡣ㟁Ẽ஧㔜ᒙࡢཌࡉࡢ㏫ᩘࠊd ࡣ⢏Ꮚ㛫

㊥㞳ࡢ 1/2ࠊz ࡣᑐ࢖࢜ࣥࡢཎᏊ౯ࠊΨ0ࡣ⢏Ꮚ⾲㠃ࡢ㟁఩ࢆ♧ࡍࠋ

ḟ࡟ van der Waals ຊ࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡍࡿࠋ⢏Ꮚྠኈࡀ㏆㊥㞳ࡲ࡛᥋㏆ࡋࡓሙྜ࡟࠾࠸࡚ᙳ 㡪ࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿຊࡀ van der Waals ຊ࡛࠶ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊࡑࡢ࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮ࡣ⢏ Ꮚ㛫ࡢ㊥㞳ࡀ㏆࠸࡯࡝㧗ࡃ࡞ࡿࠋ⢏Ꮚࡢ኱ࡁࡉ࡟ᑐࡋ࡚༑ศ㏆㊥㞳ࡲ࡛᥋㏆ࡋࡓሙྜ࡟࠾ ࡅࡿᖹᯈ⢏Ꮚ㛫࡟స⏝ࡍࡿ van der Waals ຊࡢ༢఩㠃✚ᙜࡓࡾ࡛ࡢ࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮

VAࡣḟࡢᘧ࡛⾲ࡉࢀࡿࠋ

ܸ஺ൌͶͺߨ݀െܣሺ͵ െ ͻሻ

ࡇࡇ࡛ࠊA ࡣ Hamaker ᐃᩘ࡛࠶ࡾࠊᕧどⓗ≀య㛫ࡢ van der Waals ຊࢆ୚࠼ࡿᐃᩘ࡛࠶ࡿࠋ ࡇࡢ㸦3-9㸧ᘧࡼࡾࠊ⢏Ꮚ㛫࡟ാࡃ van der Waals ຊࡣ⢏Ꮚ㛫㊥㞳ࡀ㏆࠸࡯࡝ᛴ⃭࡟ᙉࡃ࡞ࡾࠊ ⢏Ꮚྠኈ࡟ᑐࡋ࡚஫࠸࡟ᘬࡁྜ࠺ຊࡀⓎ⏕ࡋ࡚࠸ࡿ࡜࠸࠺ࡇ࡜ࡀ♧၀ࡉࢀࡿࠋ  ஫࠸࡟᥋㏆ࡋࡓ⢏Ꮚ㛫࡟࠾ࡅࡿ┦஫స⏝ࡢ඲࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮Vtࡣ Vp࡜ VAࡢ࿴ ࡜ࡋ࡚ḟࡢࡼ࠺࡟୚࠼ࡽࢀࡿࠋ ܸ௧ൌ ܸ௣൅ ܸ஺ሺ͵ െ ͳͲሻ ᅗ 3.3 ࡟ Vt࡜ d ࡢ㛵ಀࢆᶍᘧⓗ࡟♧ࡍࠋᅗࡼࡾࠊ⢏Ꮚ㛫ࡢ࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮ࡣ Vp࡜ VA࡟ࡼࡾᙧసࡽࢀࡿ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝ㞀ቨ Vmࢆᣳࢇ࡛ࠊ⢏Ꮚ㏆ഐࡢ῝࠸㇂㸦➨ 1 ᴟᑠ㸧࡜⢏Ꮚ 㐲᪉ࡢὸ࠸㇂㸦➨ 2 ᴟᑠ㸧ࢆ᭷ࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡿࠋࡇࡢࡇ࡜࠿ࡽࠊ⇕㐠ື࡞࡝࡟ࡼࡾ࠶ ࡿ⢏Ꮚ㏆ഐࡲ࡛᥋㏆ࡋࡓ௚⢏Ꮚࡣ῝࠸࣏ࢸࣥࢩࣕࣝࡢ㇂࡟࡜ࡽࢃࢀจ㞟ࡍࡿࠋ୍᪉ࠊ㐲᪉ࡢ ὸ࠸࣏ࢸࣥࢩࣕࣝࡢ㇂࡟࡜ࡽࢃࢀࡓ⢏Ꮚ࡟㛵ࡋ࡚ࡶจ㞟ࡀⓎ⏕ࡍࡿࡀࠊ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝࡢ㇂ ࡀὸ࠸ࡓࡵ࡟እ㒊࠿ࡽࡢ᣺ື➼ࢃࡎ࠿࡞࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢆ୚࠼ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ᐜ᫆࡟ศᩓࡉࡏ ࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝ㞀ቨࡢ㧗ࡉࡣ⢏Ꮚࡢᚄ࡜┦㛵ᛶࡀ࠶ࡾࠊ୍⯡ⓗ࡟⢏ᚄࡀ ᑠࡉ࠸࡯࡝㞀ቨࡀᑠࡉࡃࠊ⢏Ꮚࡀ➨ 1 ᴟᑠ࡬࡜ᐜ᫆࡟฿㐩ྍ⬟࡛࠶ࡿࡓࡵจ㞟ࡀⓎ⏕ࡋࡸ ࡍ࠸ࠋࡲࡓࠊ⁐ᾮ୰࡟Ꮡᅾࡍࡿ࢖࢜ࣥ⃰ᗘࡸ⢏Ꮚ⾲㠃࡟Ꮡᅾࡍࡿ㟁Ⲵ㔞ࡶ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝ㞀ቨ ࡢ㧗ࡉ࡟ᙳ㡪ࢆ୚࠼ࡿࡓࡵࠊ㏻ᖖࡢศᩓฎ⌮࡛ࡣ⁐፹୰࡬࢖࢜ࣥࡸ⏺㠃άᛶ๣➼ࡢศᩓ๣ ࢆῧຍࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊ࣏ࢸࣥࢩࣕࣝ㞀ቨࡢ㧗ࡉ➼ࢆㄪᩚࡋࠊ⢏Ꮚࡢศᩓࡀ⾜ࢃࢀࡿࠋ

(36)

25

ᅗ 3.3 ⢏Ꮚ㛫㊥㞳࡜඲࣏ࢸࣥࢩ࢚ࣕࣝࢿࣝࢠ࣮ࡢᶍᘧᅗ (b) ㉸㡢Ἴ◚○ᶵ࡟ࡼࡿศᩓฎ⌮

 ㏻ᖖࠊ኱Ẽ୰࡟⢊ᮎ≧ែ࡛ಖ⟶ࡉࢀ࡚࠸ࡿᚤ⢏Ꮚྠኈࡣ✵Ẽ୰ࡢỈ⵨Ẽࡸࠊvan der Waals ຊ➼࡟ࡼࡾจ㞟ࡋࡓ≧ែ࡟࠶ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊࡇࡢ≧ែࡢࡲࡲᚤ⢏Ꮚ⢊ᮎࢆ⁐፹୰࡬࡜ΰྜࡋ ࡓ࡜ࡋ࡚ࡶࠊจ㞟⢏Ꮚࡣ࡯࡜ࢇ࡝ゎ㞳ࡍࡿࡇ࡜ࡣ࡞ࡃࠊ⢏Ꮚࡀᆒ➼࡟ศᩓࡋࡓ⁐፹ࢆస〇ࡍ ࡿࡇ࡜ࡣᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋࡼࡗ࡚ࠊ⢊ᮎヨᩱ࠿ࡽศᩓ⁐፹ࢆస〇ࡍࡿሙྜࠊจ㞟⢏Ꮚࡢゎ㞳࣭ศ ᩓฎ⌮ࡀᚲせ࡜࡞ࡿࠋจ㞟⢏Ꮚࡢゎ㞳ฎ⌮࡜ࡋ࡚ࡣࠊ⢏Ꮚྠኈࡀࡇࡍࢀྜࡗࡓ㝿࡟⏕ࡌࡿ๧ ᩿ຊࢆ⏝࠸ࡿᡭἲࡸࠊ㉸㡢Ἴ᣺ື࡟ࡼࡾ⏕ࡌࡓ⾪ᧁࢆ⏝࠸ࡿᡭἲ➼ࡀ࠶ࡿࠋ≉࡟ࠊ㉸㡢Ἴࢆ ⏝࠸ࡿᡭἲ࡛ࡣࠊᑡ㔞ࡢヨᩱ࡟࠾࠸࡚ࡶ㧗࠸ศᩓᛶࢆᣢࡓࡏࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋᮏ◊✲࡟ ࠾࠸࡚ࡶࠊ㉸㡢Ἴ◚○ᶵࢆ⏝࠸࡚ศᩓ⁐፹ࡢస〇ࢆヨࡳࡓࠋ௨ୗ࡛ࡣ㉸㡢Ἴ◚○ᶵࡢ⿦⨨ᵓ ᡂ࠾ࡼࡧཎ⌮࡟ࡘ࠸࡚⡆༢࡟⤂௓ࡍࡿࠋ  ᅗ 3.4(a)࡟ᐇ㦂࡟౑⏝ࡋࡓ㉸㡢Ἴ◚○ᶵ㸦Qsonica Q500ࠊ࣡ࢣࣥࣅ࣮ࢸࢵࢡ㸧ࡢᴫ␎ᅗࢆ ♧ࡍࠋ㉸㡢Ἴ◚○ᶵࡣ㉸㡢ἼࡢⓎಙჾࠊࢥࣥࢺ࣮ࣟࣝ࣎ࢵࢡࢫࠊ࠾ࡼࡧ㉸㡢Ἴࢆฟຊࡍࡿ࣍ ࣮ࣥ࡟ࡼࡾᵓᡂࡉࢀࡿࠋ࣮࣍ࣥࡢඛ➃ࡣศᩓฎ⌮ࢆ⾜࠺ᚤ⢏Ꮚΰྜ⁐፹୰࡬࡜ᤄධࡉࢀ࡚ ࠾ࡾࠊ࣮࣍ࣥࢆ㏻ࡋ࡚⁐ᾮ୰࡬࡜㉸㡢Ἴ᣺ືࢆ୚࠼ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࠊ⁐፹ෆ㒊࡟ᅽຊᕪࢆⓎ ⏕ࡉࡏࡿࠋࡇࡢ㝿ࠊᅽຊᕪ࡟ࡼࡗ࡚࢟ࣕࣅࢸ࣮ࢩࣙࣥ࡜࿧ࡤࢀࡿᚤᑠ࡞ẼἻࡀ⁐፹ෆ㒊࡟࠾ ࠸࡚Ⓨ⏕ࡍࡿ㸦ᅗ 3.4(b)㸧ࠋࡇࢀࡽࡢẼἻࡀ◚⿣ࡍࡿ㝿࡟⾪ᧁἼࡀⓎ⏕ࡋࠊ⁐፹୰࡟Ꮡᅾࡍ ࡿ⢏Ꮚ࡟⧞ࡾ㏉ࡋ⃭ࡋ࠸⾪ᧁࢆ୚࠼ࡿࠋࡇࡢ⾪ᧁ࡟ࡼࡾࠊจ㞟ࡋ࡚࠸ࡓ⢏Ꮚࡢ୍㒊ࡀゎ㞳ࡋࠊ ࡑࡢᚋࠊࡑࡢ⾲㠃ࢆ⁐፹࠾ࡼࡧศᩓ๣ࡀそ࠺ࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚⢏Ꮚࡢ෌จ㞟ࢆጉࡆࠊศᩓ≧ែࡀ ⥔ᣢࡉࢀࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊ㉸㡢Ἴࢆ⧞ࡾ㏉ࡋ⁐፹୰࡬࡜༳ຍࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊจ㞟ࡋ࡚࠸ࡓ⢏ Ꮚࢆ༢୍⢏Ꮚ࡟ࡲ࡛ศ㞳࣭ศᩓࡉࡏࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋ

(37)

26 ᅗ 3.4 㸦a㸧㉸㡢Ἴ◚○ᶵࡢᴫ␎ᅗࠊ࠾ࡼࡧ㸦b㸧⁐፹୰࡟Ⓨ⏕ࡍࡿ࢟ࣕࣅࢸ࣮ࢩࣙࣥ ࡞࠾ࠊᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࡣࠊᆒ୍࡞ᚤ⢏Ꮚࡢศᩓฎ⌮ࢆ⾜࠺ࡓࡵ࡟ࠊ᧠ᢾᏊࢆ⏝࠸ࡓศᩓ⁐ ፹ࡢ᧠ᢾࢆ⾜ࡗࡓࠋࡲࡓࠊ㉸㡢Ἴ◚○᫬࡟࠾࠸࡚Ⓨ⏕ࡍࡿ⇕࡟ࡼࡗ࡚⁐፹ࡀ᥹Ⓨࡍࡿࡇ࡜ࢆ 㜵ࡄࡓࡵࠊ⁐፹ࡢධࡗ࡚࠸ࡿᐜჾࡣịỈ࡟ࡼࡾᖖ࡟෭༷ࡉࢀ࡚࠸ࡿ≧ែ࡛㉸㡢Ἴ◚○ฎ⌮ ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡍ࡭࡚ࡢ◚○ฎ⌮ࡣ㜵㡢࣎ࢵࢡࢫෆ࡟࡚⾜࠸ࠊ࿘ᅖ࡬ࡢ㦁㡢⿕ᐖ࠾ࡼࡧศᩓ⁐፹ ࡜⢏Ꮚࡢ࿘ᅖ࡬ࡢ㣕ᩓࢆ㜵Ṇࡋࡓࠋ 3.3.2 ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲ࡟ࡼࡿⷧ⭷ᙧᡂ  ᮏ◊✲࡛ࡣࠊᨭᣢᇶᯈୖ࡟࠾ࡅࡿᚤ⢏Ꮚศᩓ⁐፹ࡸᾮయ࢞ࣛࢫ➼ࡢᾮయヨᩱࡢሬᕸᡭἲ ࡜ࡋ࡚ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࢆ⏝࠸ࡓࠋࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲ࡜ࡣࠊⷧ⭷ࡢᙧᡂࡀ⾜ࢃࢀࡿᨭᣢᇶᯈࢆᅇ ㌿ࡉࡏࠊᇶᯈୖ࡬࡜⁲ୗࡋࡓᾮయヨᩱࢆᅇ㌿ࡢ㐲ᚰຊ࡟ࡼࡗ࡚ᇶᯈ඲㠃࡬࡜ሬᕸࡍࡿᡭἲ ࡛࠶ࡿࠋࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࡣᇶᯈࡢᅇ㌿㏿ᗘࡸ⁐ᾮࡢ⢓ᗘࠊ⁐ᾮ࡜ᇶᯈࡢ⃿ࢀᛶࠊ⁐ᾮࡢ⵨Ⓨ ࡢࡋࡸࡍࡉ➼ࢆࣃ࣓࣮ࣛࢱ࡟ࡋ࡚㠃ෆࡢ⭷ཌࡸ⭷㉁ࡀኚ໬ࡋ࠺ࡿ[14][15][16]ࡀࠊᇶᮏⓗ࡟(≉࡟ ᑠ㠃✚࡟ࡘ࠸࡚ࡣ)ࡑࡢᕪࡣ㠀ᖖ࡟ᑠࡉࡃࠊࡼࡃㄪᩚࡉࢀࡓ᮲௳࡟࠾࠸࡚ࡣ༑ศ࡞ᆒ୍ᛶࢆ ᣢࡘࠋ ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࡢ≉ᚩ࡜ࡋ࡚ࡣࠊ⿦⨨ᵓᡂࡀ༢⣧࡛࠶ࡾࠊᾮయヨᩱࢆ෌⌧ᛶ㧗ࡃᇶᯈୖ࡟ሬ ᕸ࡛ࡁࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊᑠ㹼୰㠃✚ヨᩱࡢస〇࡟᭷ຠ࡛࠶ࡿ࡜࠸࠺Ⅼࡀᣲࡆࡽࢀࡿࠋ ᅗ 3.5 ࡟ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࡢᴫ␎ᅗࢆ♧ࡍࠋᮏ◊✲࡟࡚౑⏝ࡋࡓࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺ⿦⨨ࡢᵓᡂ ࡣࠊ⿦⨨ᮏయ࠾ࡼࡧᇶᯈࡢ྾╔࡟౑⏝ࡍࡿࢲ࢖࢔ࣇ࣒࣏ࣛࣥࣉ࠿ࡽ࡞ࡿࠋ⿦⨨୰ኸ㒊࡟ࡣヨ ᩱࢆ㍕ࡏࡿヨᩱྎࡀ㓄⨨ࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊヨᩱྎࡢ୰ኸ㒊࡟ࡣࢲ࢖࢔ࣇ࣒࣏ࣛࣥࣉ࡟┤⤖ࡋࡓ ྾Ẽཱྀࡀタࡅࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋᇶᯈࡢᅇ㌿᫬ࠊࡇࡢ྾Ẽཱྀ࠿ࡽ࣏ࣥࣉࢆ⏝࠸࡚ᇶᯈࡢ྾ᘬࢆ⾜࠺ ࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊᅇ㌿᫬࡟Ⓨ⏕ࡍࡿ㐲ᚰຊ࡟ࡼࡿᇶᯈࡢ఩⨨ࡎࢀࢆ㜵Ṇࡍࡿࠋᇶᯈࡢᅇ㌿㏿ᗘ࠾

(38)

27 ࡼࡧᅇ㌿᫬㛫ࡣ⿦⨨๓㠃࡟タࡅࡽࢀࡓ᧯సࣃࢿࣝ࡟࡚タᐃྍ⬟࡛࠶ࡾࠊᮏ⿦⨨࡛ࡣ 0–8000 [rpm]ࡢᅇ㌿㏿ᗘ࡟࡚ᾮయヨᩱࡢሬᕸ࣭〇⭷ࢆ⾜࠺ࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋ ᇶᯈᅇ㌿᫬ࠊᇶᯈୖ࡬࡜ሬᕸࡉࢀࡓᾮయヨᩱࡣᇶᯈࡢእ࿘࡬࡜ྥࡅࡓ㐲ᚰຊࡢᙳ㡪ࢆཷ ࡅࡿࠋࡇࡢ㐲ᚰຊ࡟ࡼࡾࠊᾮయヨᩱࡣᇶᯈୖ࡟ᗈࡀࡗ࡚࠸ࡁࠊヨᩱࡢሬᕸࡀ⾜ࢃࢀࡿࠋᇶᯈ ࡢ୰ᚰⅬ࡟ࡣ㐲ᚰຊࡣస⏝ࡋ࡞࠸ࡀࠊ㐃⥆ࡍࡿࡍࡄ㏆ഐࡢ㐲ᚰຊࢆཷࡅ࡚࠸ࡿ㡿ᇦ࡟ᘬࡗ ᙇࡽࢀࡿᙧ࡛୰ᚰࡢᾮࡶᇶᯈࡓࢇ࡟ྥࡅ࡚⛣ືࡍࡿࠋࡲࡓࠊ㐲ᚰຊࡣᅇ㌿㏿ᗘ࡟ࡼࡾኚ໬ࡍ ࡿࡓࡵࠊᅇ㌿㏿ᗘࡀ኱ࡁ࠸࡯࡝ᾮయヨᩱ࡟࠿࠿ࡿ㐲ᚰຊࡣ኱ࡁࡃ࡞ࡾࠊᇶᯈୖ࡟ᙧᡂࡉࢀࡿ ᒙࡢཌࡳࡣⷧࡃ࡞ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊᇶᯈࡢᅇ㌿㏿ᗘࢆኚ࠼ࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ẚ㍑ⓗ௵ព࡞⭷ཌࢆ ᭷ࡍࡿᾮ≧ࡢⷧ⭷ᒙࢆᇶᯈୖ࡬ᙧᡂࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ ᅗ 3.5 ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࡢᴫ␎ᅗ ᇶᯈୖ࡬࡜ሬᕸࡉࢀࡓヨᩱࡣࠊෆ㒊࡟Ꮡᅾࡍࡿ⁐፹ࡢ㝖ཤࠊ࠾ࡼࡧᙧᡂࡉࢀࡓගᏛᒙࡢ⭷ ㉁ྥୖࢆ⾜࠺ࡓࡵࠊ኱Ẽ୰࡟࠾ࡅࡿሬᕸᇶᯈࡢ஝⇱࠾ࡼࡧ↝ᡂฎ⌮ࢆ⾜࠺ࠋ஝⇱ฎ⌮࡟ࡣ㧗  ஝⇱⿦⨨ࢆ⏝࠸ࠊ70qC ࡢ㞺ᅖẼୗ࡟࠾࠸࡚௵ពࡢ᫬㛫஝⇱ฎ⌮ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡑࡢᚋࠊࢭࣛ ࣑ࢵࢡࢫᯈୖ࡟ヨᩱࢆ㍕ࡏࠊ㟁Ẽ⅔࡟ࡼࡾ 200–650qC ࡢ㧗 ᮲௳࡟࡚௵ពࡢ᫬㛫↝ᡂฎ⌮ ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡲࡓヨᩱ࡟ࡼࡗ࡚ࡣ஝⇱ฎ⌮ࢆ⾜ࢃࡎࠊሬᕸᚋ┤ࡕ࡟㟁Ẽ⅔࡟࡚↝ᡂฎ⌮ࢆ⾜ࡗ ࡓࠋ

3.4 ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨ࢆ⏝࠸ࡓ㏱᫂ᑟ㟁⭷ࡢ〇⭷

[17]



ᮏ◊✲࡟࠾࠸࡚ࠊ㏱᫂㟁ᴟᇶᯈ࡟࠾ࡅࡿ TCO ⭷ࠊ࠾ࡼࡧྛኴ㝧㟁ụ࡟࠾ࡅࡿ㟁ᴟࡢ〇 ⭷ᡭἲ࡜ࡋ࡚㧗࿘Ἴ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨ࢆ⏝࠸ࡓࠋ௨ୗ࡛ࡣࠊ㧗࿘Ἴ࣐ࢢࢿ ࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨࡟ࡘ࠸࡚⡆₩࡟ㄝ᫂ࡋࡓࡢࡕࠊᮏ◊✲࡛౑⏝ࡋࡓ⿦⨨ࡢᵓᡂ࠾ ࡼࡧ〇⭷ࡢᡭ㡰ࢆ㏙࡭ࡿࠋ

(39)

28 3.4.1 RF ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ⿦⨨ 㧗࿘Ἴࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡜ࡣࠊ㟁※࡟㧗࿘Ἴ㟁※ࢆ⏝࠸ࡓࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢࢆᣦࡍࠋ≉࡟ࠊ㟁 ※ࡢ࿘Ἴᩘᖏ࡜ࡋ࡚ࣛࢪ࢜࿘Ἴᩘ࡛࠶ࡿ 13.56 MHz ࢆ⏝࠸ࡓࡶࡢࢆ RF ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡜ ࠸࠺ࠋࡇࢀ࡟ᑐࡋࠊ┤ὶ㸦Direct Current: DC㸧㟁※ࢆࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ㟁※࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡓሙྜ ࢆ DC ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡜࠸࠺ࡀࠊDC ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡛ࡣࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡟ࡣṇ࡟ᖏ㟁ࡋࡓ Ar ࢖࢜ࣥࢆᘬࡁ௜ࡅࡿࡓࡵ࡟㈇㟁ᅽࡀ༳ຍࡉࢀࡿࠋࡋ࠿ࡋࠊ⤯⦕≀ࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡜ࡋ࡚ࢫࣃࢵ ࢱࣜࣥࢢࢆ㐍⾜ࡉࡏࡓሙྜࠊAr ࢖࢜ࣥ࠿ࡽ౪⤥ࡉࢀࡓṇࡢ㟁Ⲵࡀ㏨ࡆࡽࢀࡎࢱ࣮ࢤࢵࢺୖ ࡬࡜ሁ✚ࡍࡿࡇ࡜࡟࡞ࡾࠊ༳ຍ㟁ᅽࡀᡴࡕᾘࡉࢀࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢࡀ⮬ືⓗ ࡟⤊஢ࡍࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊDC ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡟࠾࠸࡚⤯⦕ᛶࡢ㧗࠸⭷⣲ᮦࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡜ࡋ ࡚⏝࠸ࡿࡇ࡜ࡣཎ⌮ⓗ࡟ᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋ୍᪉ࠊRF ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡛ࡣ⣙ 10-7 ࡈ࡜࡟༳ຍ㟁ᅽࡢṇ㈇ࡀ཯㌿ࡍࡿࡓࡵ࡟ࠊ⤯⦕≀ࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡜ࡍࡿሙྜ࡟࠾࠸࡚ࡶࢱ࣮ ࢤࢵࢺୖࡢṇ㟁Ⲵࡀ┤ࡕ࡟ᡴࡕᾘࡉࢀࡿࡓࡵ㟁ᅽࡢ୰࿴ࡀⓎ⏕ࡏࡎࠊࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢࡀྍ ⬟࡜࡞ࡿࠋ≉࡟ࠊTCO ⭷ࡢ〇⭷࡛ࡣ⤯⦕≀࡟㏆࠸㓟໬≀ࢆࢱ࣮ࢤࢵࢺ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡿࡓࡵࠊ RF ࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢࡀ〇⭷ᡭἲ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡽࢀࡿࡇ࡜ࡀከ࠸ࠋ ḟ࡟ࠊ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡟ࡘ࠸࡚ㄝ᫂ࡍࡿࠋ࣐ࢢࢿࢺࣟࣥࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢ࡜ࡣࠊ ࢱ࣮ࢤࢵࢺࡢ⿬ഃ࡟Ọஂ☢▼ࢆタ⨨ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡗ࡚☢⏺ࢆ࠿ࡅࠊࡇࡢ☢⏺ࢆ⏝࠸࡚ࢱ࣮ ࢤࢵࢺୖ࡟ Ar ࢖࢜ࣥࡀ⾪✺ࡋࡓ㝿࡟⏕ࡌࡿ஧ḟ㟁Ꮚࡢ㛢ࡌ㎸ࡵࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡟ࡼࡾࠊ㟁Ꮚࡀ ┤᥋㝧ᴟ࡬ྥ࠿࠺ࡇ࡜࡛ Ar ཎᏊࡢ࢖࢜ࣥ໬ຠ⋡ࡀపୗࡍࡿࡇ࡜ࢆ㜵ࡄᡭἲ࡛࠶ࡿࠋࡑࡢࡓ ࡵࠊప࠸࢞ࢫᅽ࡛ࡶᨺ㟁ࢆ⾜࠺ࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡾࠊ⦓ᐦ࠿ࡘ㧗㏿࡞⭷〇⭷ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋ≉ ࡟ࠊ㔠ᒓ⭷ࢆ〇⭷ࡍࡿሙྜ࡟࠾࠸࡚ࡣࠊ⵨╔⭷࡜ྠ⛬ᗘࡢ〇⭷㏿ᗘࡀᚓࡽࢀࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊ DC࣭RF ࡟㛵ࢃࡽࡎࢫࣃࢵࢱࣜࣥࢢἲࡢ୺ὶ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ

参照

関連したドキュメント

9-3 3.16 太陽電池アレイの傾斜角 太陽電池アレイを設置するとき、水平面(地面)となす角度をいう。

50kHz−2m/s 100kHz−4m/s 200kHz−8m/s 50μm 図1  標準的なDPSS

有機薄膜太陽電池における 有機薄膜太陽電池における性能向上 における性能向上の 性能向上の検討

[r]

[r]

陽電池は水素ベースの原料ガスが用いられる。プラズマおよび高温フィラメントにより

2 率:1.38) の反射低減量よりも小さい値である。 論文審査結果の要旨 学位申請の内容は、薄膜

119 AZO-SSP 基板を電極として用いた太陽電池における V OC の値は、 LG