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。ࢩ
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[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).
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8
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9 ࠺࡞ࡿࠋࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ࡘ࠸࡚ࡣ 2.2 ࠾࠸࡚ᚋ㏙ࡍࡿࠋ ࢸࢡࢫࢳࣕࢆᙧᡂࡋࡓᇶᯈࢆὙίᚋࠊpn ᥋ྜࢆᙧᡂࡍࡿࠋpn ᥋ྜᙧᡂࡣ n ᆺࢆࡘࡃ ࡿ⣧≀(ࢻࢼ࣮)࡛࠶ࡿࣜࣥ(P)ࢆ㧗ᐦᗘῧຍ(ࢻ࣮ࣆࣥࢢ)ࡋ࡚ࠊ ᗘࢆୖࡆ࡚⣧≀ࢆ ᣑᩓࡉࡏ p ᆺࢆࡘࡃࡿ⣧≀(ࢡࢭࣉࢱ)ࡢᐦᗘࡼࡾ㧗ࡃࡍࡿࡇࡼࡗ࡚ࠊ⾲㠃㏆ࢆ ᐇຠⓗ n ᆺࡋ࡚ pn ᥋ྜࢆᙧᡂࡍࡿࠋ ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡢගࡢ⾲㠃ᑕࢆῶࡽࡍ᪉ἲࡣࢸࢡࢫࢳࣕᵓ㐀ຍ࠼ࠊᑕ㜵 Ṇ⭷ࢆᙧᡂࡍࡿᢏ⾡ࡀ࠶ࡿࠋࡇࢀࡣࠊSi ✵Ẽࡢ୰㛫ࡢᒅᢡ⋡ࢆ᭷ࡍࡿ㏱᫂࡞⭷ࢆ Si ⾲ 㠃ᙧᡂࡍࡿࡇࡼࡾࠊගࡢᖸ΅ຠᯝࢆ⏝ࡋ࡚ᑕ⋡ࢆపࡃᢚ࠼ࡿࡶࡢ࡛࠶ࡿࠋᑕ 㜵Ṇ⭷ࡋ࡚ࡣࠊᏛẼ┦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࠶ࡿࠋࡇࡢᑕ㜵Ṇ⭷ࢆ pn ᥋ྜᙧᡂᚋ ཷග㠃ഃᙧᡂࡍࡿࠋ ᑕ㜵Ṇ⭷ᙧᡂᚋࠊ⾲㟁ᴟࢆᙧᡂࡍࡿࠋᚑ᮶ࠊኴ㝧㟁ụࡢ㟁ᴟᙧᡂࡣࠊ┿✵╔ ἲࡀ⏝࠸ࡽࢀ࡚ࡁࡓࡀࠊࡇࢀ᭰ࢃࡿᏳ౯࡞᪉ἲࡋ࡚ࠊࢫࢡ࣮ࣜࣥ༳ๅἲࡀᗈࡃ⏝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ᴟᙧᡂࡣࠊ㖟࣮࣌ࢫࢺࢆ⏝࠸ࡿࠋཷග㠃㟁ᴟࡣࠊSi ࢙࢘ࣁࡢ᥋ ゐᢠࢆྵࡴ┤ิᢠࢆపࡃᢚ࠼࡞ࡀࡽࠊ㟁ᴟ㠃✚ࢆ࡛ࡁࡿࡔࡅᑡ࡞ࡃࡋ࡚ගࡢධᑕ㔞ࢆ ῶᑡࡉࡏ࡞࠸ࡼ࠺ࡍࡿࡓࡵࠊ⥺ᖜࠊࣆࢵࢳࠊཌࡉ࡞ࡢࣃࢱ࣮ࣥタィࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ 㠃㟁ᴟࡋ࡚ࡣࠊึᮇࡣ༢᥋ゐᢠ್ࡢప࠸࣮࣑࢜ࢵࢡ㟁ᴟࡀᙧᡂࡉࢀ࡚࠸ࡓࡀࠊ ᭱㏆࡛ࡣ㠃㟁⏺ຠᯝ(Back Surface Field)[7]ࢆࡶࡘ㟁ᴟࡀᗈࡃ⏝࠸ࡽࢀࡿࡼ࠺࡞ࡗ࡚࠾
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10 ࡗࡓ≧ែࡢ㟁Ꮚࠊᮍ⤖ྜᡭ(ࢲࣥࢢࣜࣥࢢ࣎ࣥࢻ)ࡀከᩘᏑᅾࡋࠊࡇࢀࡽࡣ࢚ࢿࣝࢠ࣮ⓗ Ᏻᐃ࡛㠀ᖖάᛶ࡛࠶ࡿࡓࡵࠊኴ㝧㟁ụ࠾ࡅࡿᑡᩘ࢟ࣕࣜࡢ⤖ྜ୰ᚰࡋ࡚ാࡁ ࡸࡍ࠸ࠋከ⤖ᬗࢩࣜࢥࣥࡢ㧗ຠ⋡࠾࠸࡚ࡣࠊࡇࡢ⢏⏺ࡢάᛶࡣ㠀ᖖ㔜せ࡞せ⣲ ࡛࠶ࡾࠊ㏻ᖖỈ⣲ᡴࡕ㎸ࡳࡼࡿάᛶࡀ⾜ࢃࢀࡿࠋᇶᮏⓗከ⤖ᬗ Si ࢆ⏝ࡋࡓࢭࣝ ࡣ༢⤖ᬗࢆ⏝ࡋࡓࢭࣝࡼࡾኚຠ⋡ࡣప࠸ࡀࠊࡑࡢ〇㐀᪉ἲࡸᮦᩱࡢ㐪࠸ࡽ༢⤖ᬗ ẚ࡚Ᏻ౯〇㐀࡛ࡁࡿⅬࡀ࠶ࡿࠋᙜ↛〇㐀᪉ἲࡼࡗ࡚⢏ᚄࡸḞ㝗ᐦᗘ➼⤖ᬗࡢရ㉁ ࡣኚࢃࡿࡓࡵࠊࡑࢀࡽࢆ⏝ࡍࡿኴ㝧㟁ụࡢᛶ⬟ࡶᵝࠎ࡛࠶ࡿࠋ࢙࢘ࣁࢆษࡾฟࡋ࡚సࡽ ࢀࡓࡶࡢࡸࠊᇶᯈୖⷧ⭷ࢆሁ✚ࡋ࡚సࡽࢀࡓࡶࡢ࡞ᵝࠎ࡞ᙧែࡢኴ㝧㟁ụࡀసࡽࢀ࡚ ࠸ࡿࡀࠊࡢሙྜ࡛࠶ࡗ࡚ࡶࠊ⤖ᬗ⣧ᗘࡸ⤖ᬗ⢏⏺ࡸ⤖ᬗࡢᛶࡀኴ㝧㟁ụᛶ⬟ࢆỴᐃ ࡍࡿ㔜せ࡞ᅉᏊ࡞ࡗ࡚ࡃࡿࠋ⤖ᬗ⣔ Si ࡣග྾ಀᩘࡀᑠࡉࡃࠊ༑ศ࡞ග྾ᚲせ࡞ࢭ ࣝࡢཌࡳࡀࡁ࠸ࠋኚຠ⋡ࢆ㧗ࡃࡍࡿࡓࡵࡣࡑࡢཌࡳ⛬ᗘࡢᑡᩘ࢟ࣕࣜᣑᩓ㛗ࢆᣢ ࡓࡏ࡞ࡅࢀࡤ࡞ࡽ࡞࠸ࠋࡋࡋࠊከ⤖ᬗ Si ࡛ࡣ୍⯡ᑡᩘ࢟ࣕࣜᣑᩓ㛗ࡀ▷ࡃࠊຠ⋡ࡀ పࡃ࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊከ⤖ᬗ Si ࡢప౯᱁〇㐀ࡢⅬࢆ⏕ࡋ࡚ࠊࡼࡾࡁ࡞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࠸ࡿࡢᑐࡋ࡚ࠊ㓄ิࡀࢀࡓࡲࡲ࡞ࡗࡓᮦᩱࢆ ࣔࣝࣇࢫ(㠀ᬗ㉁)࠸࠺ࠋࡲࡓ㛗㊥㞳⛛ᗎࢆᣢࡓ࡞࠸ࡀᩘ༑ཎᏊ⛬ᗘࡢ⤖ᬗࣔࣝ ࣇࢫࡢΰᬗࢆᚤ⤖ᬗ࠸࠺ࠋࣔࣝࣇࢫ Si ࡣࠊ㟁ẼⓗࠊගᏛⓗᛶ㉁ࡀ⤖ᬗ Si ࡣ ࡁࡃ␗࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋࡇࢀࢆ⏝࠸ࡓኴ㝧㟁ụࡢኚຠ⋡ࡣ⤖ᬗ⣔ Si ኴ㝧㟁ụẚ࡚ຎࡗ࡚ ࠸ࡿࡀࠊࢭࣝ༢ࡢࢥࢫࢺ࠾࠸࡚ࡣᏳ౯࡛㔞⏘ྥ࠸࡚࠸ࡿⅬࡀ㛗ᡤ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࣔ ࣝࣇࢫ Si ࡢග྾ಀᩘࡣ⤖ᬗ Si ẚ࡚ࡁࡃࠊⷧ⭷࡛ࡶ༑ศ࡞ග྾ࢆ㉳ࡇࡍࡇ ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿ୍᪉ࠊࢻ࣮ࣆࣥࢢࢆ⾜ࡗࡓ a-Si:H ࡣཎᏊᵓ㐀ࡢࢀࡼࡗ࡚ከᩘࡢḞ㝗ࢆෆ ᅾࡍࡿࡇࡽᑡᩘ࢟ࣕࣜࡢᣑᩓ㛗ࡀᴟࡵ࡚▷ࡃࠊpn ᥋ྜࢆᙧᡂࡋ࡚ࡶᩚὶᛶࢆ♧ࡉ࡞ ࠸ࠋࡇࢀࡽࡢཎᅉࡣḞ㝗ࢆᅾࡋࡓ⤖ྜ㟁ὶࡸࢺࣥࢿࣝ㟁ὶࡼࡗ࡚࣮࣑࢜ࢵࢡ᥋ྜ ㏆࠸≧ែ࡞ࡗ࡚࠸ࡿࡇࡼࡿ⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋࡑࡇ࡛ࠊࣔࣝࣇࢫࢩࣜࢥࣥࢆ⏝ ࠸ࡓኴ㝧㟁ụࡋ࡚ࡣࠊ✵ஈᒙࡋ࡚ࢻ࣮ࣆࣥࢢࢆ⾜ࡗ࡚࠸࡞࠸┿ᛶ༙ᑟయᒙ(intrinsic layer)ࢆගάᛶᒙࡍࡿ pin ᥋ྜࢆࡑࢀࡒࢀࡢⷧ⭷ࡢ✚ᒙࡼࡗ࡚సᡂࡍࡿࠋࡲࡓࣔࣝࣇ ࢫࢩࣜࢥࣥኴ㝧㟁ụࡣග↷ᑕගຎ⌧㇟[8]ࡤࢀࡿ(Stabler-Wronski ຠᯝࡶࡤ ࢀࡿ)≉ᛶࡢ⤒ኚࡀ㉳ࡇࡾࠊኚຠ⋡ࡀຎࡋ᫆࠸࠸࠺ḞⅬࡀ࠶ࡾࡇࡢᨵၿࡶᚲせ ࡞ࡗ࡚࠸ࡿ[1]ࠋᚤ⤖ᬗ Si ኴ㝧㟁ụ࠾࠸࡚ࡶࡇࡢගຎ⌧㇟ࡣ☜ㄆࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊࡑࡢᗘྜ ࡣᚤ⤖ᬗࡢ⤖ᬗᗘࡼࡿࠋ
11 2.2.5 ࣊ࢸࣟ᥋ྜᆺ Si ኴ㝧㟁ụ (HIT ኴ㝧㟁ụ)
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12
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[3] Panasonic ࣉࣞࢫ࣮ࣜࣜࢫ HIT 㔞⏘ࣞ࣋ࣝࡋ࡚ୡ⏺᭱㧗Ỉ‽ࡢ ࠕ-0.258㸣/Υࠖ ࢆ㐩 ᡂ
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[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
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3.3 ගᏛᵓ㐀ࡢᙧᡂ
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24
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25
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27 ࡼࡧᅇ㌿㛫ࡣ⨨๓㠃タࡅࡽࢀࡓ᧯సࣃࢿ࡚ࣝタᐃྍ⬟࡛࠶ࡾࠊᮏ⨨࡛ࡣ 0–8000 [rpm]ࡢᅇ㌿㏿ᗘ࡚ᾮయヨᩱࡢሬᕸ࣭〇⭷ࢆ⾜࠺ࡇࡀྍ⬟࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋ ᇶᯈᅇ㌿ࠊᇶᯈୖሬᕸࡉࢀࡓᾮయヨᩱࡣᇶᯈࡢእ࿘ྥࡅࡓ㐲ᚰຊࡢᙳ㡪ࢆཷ ࡅࡿࠋࡇࡢ㐲ᚰຊࡼࡾࠊᾮయヨᩱࡣᇶᯈୖᗈࡀࡗ࡚࠸ࡁࠊヨᩱࡢሬᕸࡀ⾜ࢃࢀࡿࠋᇶᯈ ࡢ୰ᚰⅬࡣ㐲ᚰຊࡣస⏝ࡋ࡞࠸ࡀࠊ㐃⥆ࡍࡿࡍࡄ㏆ഐࡢ㐲ᚰຊࢆཷࡅ࡚࠸ࡿ㡿ᇦᘬࡗ ᙇࡽࢀࡿᙧ࡛୰ᚰࡢᾮࡶᇶᯈࡓࢇྥࡅ࡚⛣ືࡍࡿࠋࡲࡓࠊ㐲ᚰຊࡣᅇ㌿㏿ᗘࡼࡾኚࡍ ࡿࡓࡵࠊᅇ㌿㏿ᗘࡀࡁ࠸ᾮయヨᩱࡿ㐲ᚰຊࡣࡁࡃ࡞ࡾࠊᇶᯈୖᙧᡂࡉࢀࡿ ᒙࡢཌࡳࡣⷧࡃ࡞ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊᇶᯈࡢᅇ㌿㏿ᗘࢆኚ࠼ࡿࡇࡼࡗ࡚ẚ㍑ⓗ௵ព࡞⭷ཌࢆ ᭷ࡍࡿᾮ≧ࡢⷧ⭷ᒙࢆᇶᯈୖᙧᡂࡍࡿࡇࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ ᅗ 3.5 ࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺἲࡢᴫ␎ᅗ ᇶᯈୖሬᕸࡉࢀࡓヨᩱࡣࠊෆ㒊Ꮡᅾࡍࡿ⁐፹ࡢ㝖ཤࠊ࠾ࡼࡧᙧᡂࡉࢀࡓගᏛᒙࡢ⭷ ㉁ྥୖࢆ⾜࠺ࡓࡵࠊẼ୰࠾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Ẽ⅔ࡼࡾ 200–650qC ࡢ㧗 ᮲௳࡚௵ពࡢ㛫↝ᡂฎ⌮ ࢆ⾜ࡗࡓࠋࡲࡓヨᩱࡼࡗ࡚ࡣ⇱ฎ⌮ࢆ⾜ࢃࡎࠊሬᕸᚋ┤ࡕ㟁Ẽ⅔࡚↝ᡂฎ⌮ࢆ⾜ࡗ ࡓࠋ
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