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複合・新機能材料

低コスト・高信頼性の太陽電池用カーボン膜を作製するマイクロ波表面波プラズマCVD装置

兵庫県

神港精機株式会社

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 プラズマCVDによる太陽電池用カーボン膜の作製
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 環境・エネルギー、半導体、エレクトロニクス
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(生産性増加)、低コスト化
キーワード カーボン、太陽電池、CVD
事業化状況 研究実施中
事業実施年度 平成21年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

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

開発した技術のポイント

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

具体的な成果

・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

知財出願や広報活動等の状況

・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)

研究開発成果の利用シーン

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

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H24年度の実用化に向け、補完研究を継続
・試作機なし

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・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

今後の実用化・事業化の見通し

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

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 神港精機株式会社 装置事業部 電子デバイス技術部
事業管理機関 神港精機株式会社 装置事業部 電子デバイス技術部
研究等実施機関 学校法人中部大学 工学部 電子情報工学科

サポイン事業者 企業情報

企業名 神港精機株式会社(法人番号:7140001004839)
事業内容 真空装置、真空ポンプ、各種精密電気炉、半導体関係機器、医療機器、各種精密投影機
社員数 191 名
生産拠点 神戸工場、滋賀守山工場
本社所在地 〒651-2271 兵庫県神戸市西区高塚台3-1-35
ホームページ http://www.shinko-seiki.com
連絡先窓口 装置事業部電子デバイス技術部開発課 村上 幸平
メールアドレス k-murakami@shinko-seiki.com
電話番号 078-991-3011(代)