研究開発された技術紹介

資源が豊富で低コストが期待できる次世代太陽電池の個体薄膜太陽電池として注目されているカーボン薄膜太陽電池について、その薄膜製作用の新しいプラズマCVD装置(マイクロ波励起表面波／パルス化直流プラズマCVD)を研究開発する。そして、高品質なカーボン膜を作製し、安価で高効率なカーボン薄膜太陽電池を実証し、そのカーボン薄膜を作製する本プラズマCVD装置を太陽電池製造会社等の川下製造事業者に供給する

マイクロ波装置とパルス化直流装置の両方の特長をもつプラズマCVD装置の開発
・カーボン膜厚5000nm以上
・膜厚制御精度±50nm以内
・成膜速度2000nm/h以上
・膜厚面内分布±20%以内
・光導電性(明暗比)500倍以上
(新技術)
<マイクロ波表面波/パルス化直流プラズマCVD法>
(特徴)
・パルス化により、メタン及びCO2を含めた全てのガスのプラズマ分解が容易
・膜厚の精密な制御が可能
・一様な表面状態のカーボン膜の作製が可能
・多層膜構造の高効率太陽電池構造の作成が可能

・既存のCVD装置を改良
-CVD装置について、既存装置に膜質向上のための新たな機能を追加
-成膜ガスのパルス導入、パルス化直流プラズマCVD用電源、より高温で使用できるヒーターステージ(常用700℃以上)を追加
-テスト時間短縮及び高品位薄膜を作成するための試料冷却を兼ねたロードロック室、パルス化直流プラズマ用水冷電極を改良
・CVD装置開発に向けた基礎データを取得
-新しいプラズマCVD装置の開発のためのカーボン薄膜の成膜用基礎データを取得
-マイクロ波プラズマCVD、パルス化直流プラズマCVDによるカーボン薄膜の成膜実験を実施
・耐環境特性を向上させた薄膜を作製
-成膜した太陽電池用カーボン薄膜を評価
-カーボン膜厚:最大5000nm、膜厚制御精度:±50nm以内→±50nmの精度、成膜速度:最大2000nm/h、膜厚面内分布:±20%、光導電性(明/暗比):最大6000倍、を達成

・論文:梅野正義「ResearChonCarbonbasedSolarCells」(H22.8)、梅野正義「CVDによるグラフェン成膜と透明電極ーITO代替グラフェン」(H23.4)
・出展:PVEXPO(H22.3)、PVJAPAN(H22.7)
・雑誌:「太陽光発電が地球を救う!21世紀の主役はカーボン」(月刊生産財マーケティングH22.9)、「炭素系薄膜の太陽電池への応用」(月刊ケミカルエンジニアリングH23.3)

次世代太陽電池である固体薄膜太陽電池として注目されているカーボン薄膜太陽電池について、その薄膜作製用のプラズマCVD装置を作製

・H24年度の実用化に向け、補完研究を継続
・試作機なし

・低コスト化:開発装置は、600℃程度でも炭素膜を成膜でき、炭素膜太陽電池の低コスト化が可能
・省エネルギー化:基板温度600℃程度でも成膜でき、省エネ化
・新方式の実現:マイクロ波とパルス化直流を併用する新方式

H24年度の実用化、H25年度の販売開始に向け、装置の改良を実施
・試作機で得られた改良点をフィードバックした製品版のプラズマCVD装置を製作中
・現在、高効率なカーボン薄膜太陽電池を目指し、試作機にてプロセス開発を実施中、H24年度の実用化に向けて製品版プラズマCVD装置の完成度を高めて行く
・実用化に目処が立った時点で、太陽電池メーカーへの導入を目指し、H25年度から太陽電池メーカー各社をターゲットに販売を開始する予定