産総研、固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板の表面テクスチャー形成技術を開発

多結晶シリコン太陽電池の新しい作製方法

−固定砥粒方式でスライスした基板を用いた低コスト表面テクスチャー形成技術−

ポイント　
　サンドブラスト処理と酸エッチング処理の組み合わせにより低反射率基板を作製　
　異なるスライス条件でも、最適な表面テクスチャー構造を形成できる　
　多結晶シリコン太陽電池の低価格化に期待　


概要　
　独立行政法人　産業技術総合研究所【理事長　野間口　有】（以下「産総研」という）太陽光発電工学研究センター【研究センター長　近藤　道雄】実用化加速チーム　高遠　秀尚　主任研究員、坂田　功　研究チーム長は、株式会社　ノリタケカンパニーリミテド【代表取締役　種村　均】（以下「ノリタケ」という）、株式会社　不二製作所【代表取締役　間瀬　恵二】（以下「不二製作所」という）、和光純薬工業　株式会社【代表取締役　松本　隆男】（以下「和光純薬」という）と共同で、固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板の表面テクスチャー形成技術を開発した。

　この技術は固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板に、サンドブラスト処理と酸エッチング液による処理を組み合わせることで表面テクスチャー構造を形成して表面反射率を低減するものであり、量産に適した方法である。

　この技術によって表面テクスチャー構造を形成した基板を用いることで、より低価格で多結晶シリコン太陽電池が作製できると期待される。

　今回開発した多結晶シリコン基板の表面テクスチャー形成技術　
　　※　関連資料参照


開発の社会的背景　

　太陽電池の大量普及に向けて、結晶シリコン太陽電池をより低コストで作製することが求められている。その方法の１つとして、結晶シリコンインゴットのスライス技術を、現在の遊離砥粒方式から固定砥粒方式へと移行することが進められている。固定砥粒方式は、遊離砥粒方式に比べ、スライス時間が約１／３に短縮できること、砥粒を含まない冷却水を用いるため廃液処理の負担が少ないこと、１回に使用するワイヤーの長さが少なく廃ワイヤー量が削減できることなどの利点があり、スライスコストや環境負荷を低減できる。特に単結晶シリコン基板の作製では固定砥粒方式への移行が積極的に進められている。一方、固定砥粒方式でスライスされた多結晶シリコン基板の表面は、凹凸の少ない鏡面に近い形状となり、表面のダメージ層の厚さも遊離砥粒方式より薄い。このため、固定砥粒方式への期待は大きいものの、スライスされた基板表面に均一な表面テクスチャー構造を形成して表面反射率の低い基板を得ることが難しく導入が遅れている。固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板に対して、安価で量産に適用可能な表面テクスチャー形成方法が望まれていた。


研究の経緯　

　産総研は、固定砥粒ワイヤー（ダイヤモンドワイヤー）の製造を行っているノリタケと共同で、固定砥粒方式による結晶シリコン基板のスライスに関連した技術開発（基板評価技術・表面テクスチャーエッチング技術を含む）を行ってきた。さらにこの技術を基に、和光純薬およびノリタケと共同で多結晶シリコン基板の表面テクスチャー形成用酸エッチング液の開発を実施してきた。また、不二製作所と共同で結晶シリコン基板へのサンドブラストの適用技術の開発を行ってきた。

　今回、産総研は上記３社と共同で、固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板に、真空装置を用いず低コストで量産に適用可能な方法で表面テクスチャーを形成する技術の開発を行った。スライス後にスループットの高いサンドブラスト工程を導入することによって、遊離砥粒方式より低価格で表面テクスチャー構造をもつ基板を作製できる技術を目指した。


　※　参考画像・図説・用語の説明は、関連資料参照