太陽電池はカーボンニュートラル・脱炭酸社会の実現に向けて注目される再生可能エネルギーの一つとして、水素の利用やCCUS(Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage)に並び、改めて注目されています。ここではシリコン太陽電池・化合物半導体太陽電池・有機薄膜太陽電池など各種太陽電池材料の結晶性、元素分布、キャリア寿命などの分析手法を提案します。


光特性評価


バンド端の計測

化合物半導体の太陽電池では薄膜の元素の組成比によってバンドギャップが変化するため、その評価が重要です。

GaAsウェハのバンド端によるPLスペクトル
CH₃NH₃PbI₃ 誘電関数
バンド端:1.57eV

不純物準位の評価

半導体の不純物準位はドープする不純物の種類、濃度によって変化します。発光スペクトル測定による発光波長からその不純物準位を見極め、不純物の種類、濃度を見積もることができます。

SiCのPLスペクトルの対物レンズの違いによる
スペクトル形状変化。NUV用を使用した際は
色収差によりイエローバンド強度が低下。


顕微レーザラマン分光測定装置 LabRAM HR Evolution

業界最高レベル*の応力分解能 (*2020年当社調べ)
12インチウェハまでマッピング対応可能
温調ホルダ使用可能 (試料サイズは別途ご相談)

顕微レーザーラマン分光測定装置 LabRAM HR Evolution

分光エリプソメータ UVISEL Plus

Åオーダの膜厚の光学定数評価
機械的動作を伴わない位相変調方式と温調機能により、振動などの影響を抑え、高いSN比で信頼性のある評価が可能です。
85 μmまでの膜厚評価(膜の状態に依存)
高い波長分解能と独自の光学系により、広いレンジの膜厚評価が可能です。

分光エリプソメータ UVISEL Plus

キャリア寿命計測

太陽電池において電子正孔対のキャリア寿命は、太陽電池の効率に大きく影響します。発光寿命測定によりそのキャリア寿命を計測できます。

ペロブスカイト太陽電池(CH₃NH₃PbI₃ )の
発光寿命減衰曲
平均キャリア寿命:228ns

3つのキャリア移動メカニズムの存在が判明。

蛍光寿命測定装置 DeltaFlex/DeltaPro

数ピコ秒から数秒までの発光寿命に対応
100 種類を超える光源、4 方向に拡張可能な大型試料室、複数の検出器の搭載
独自の光学系・検出器の採用により高いSN 比を実現

蛍光寿命測定装置 DeltaFlex/DeltaPro

結晶性評価


ポリシリコン結晶性評価

薄膜太陽電池の製造ラインでは、μC-Siの結晶化率のモニタが必要不可欠になっています。

シリコンの結晶性評価
μC-Siの結晶化率
大型XYマッピング装置により面内分布を非破壊で測定可能


ラマン顕微鏡 XploRAシリーズ

明・暗視野、偏光、微分干渉などの観察機能
物質の化学組成の同定、分子構造の解析に最適
高速・多彩なオプションに対応

ラマン顕微鏡 XploRAシリーズ

シリコン中不純物の高感度定量分析


微量不純物の定量評価 JIS H 0615準拠

シリコン中不純物分析は、JIS H 0615で定められ高い波長分解能のフォトルミネッセンス装置が必要です。

Si中の不純物濃度の分析。JIS H 0615にて定められた手法

顕微フォトルミネッセンス測定装置 LabRAM-HR PL

非破壊、非接触による、不純物評価、結晶性評価
ツエルニターナ型分光器(焦点距離800mm)により、高精度測定が可能
複数のレーザを搭載可能(DUV〜NIR)

顕微フォトルミネッセンス測定装置 LabRAM-HR PL

CIGS太陽電池の解析


深さ方向の元素分布分析

1um/min程度のスパッタリングレートで分析できるため、オージェ分析やXPS分析では不可能な迅速分析ができます。またマトリクス影響も小さいため、SIMS分析では難しい定量分析も可能です。検量線を用いれば、簡単に組成分析が可能です。

CIGS太陽電池フィルム中の元素分布と測定後の試料

マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置 GD-Profiler2

迅速かつ簡単に深さ方向の元素分布を評価
H~Uまで検出可能
化合物半導体薄膜の研究開発・生産技術・品質管理の分野で幅広く活用

マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GDS) GD-Profiler2

有機薄膜太陽電池の薄膜評価


有機薄膜の膜厚・膜質評価

異方性材料を含む、多層の有機薄膜の膜厚や屈折率を評価でき、配向性の評価に用いることもできます。

有機太陽電池の膜構造と屈折率と消衰係数の波長(エネルギー)の依存性

有機薄膜の吸光度の波長依存性評価

太陽電池の有機薄膜は吸光度の波長依存性が高く、正確に把握する必要があり、波長毎の消衰係数を容易に得ることができます。

c-Si上に堆積されたP3HTの単層(膜厚934.6Å)。モデリングは2段階で実施。

分光エリプソメータ UVISEL Plus

Åオーダの膜厚の光学定数評価
機械的動作を伴わない位相変調方式と温調機能により、振動などの影響を抑え、高いSN比で信頼性のある評価が可能です。
85 μmまでの膜厚評価(膜の状態に依存)
高い波長分解能と独自の光学系により、広いレンジの膜厚評価が可能です。

分光エリプソメータ UVISEL Plus

自動薄膜計測装置 Auto SE

非破壊・非接触による測定
ミューラー行列全16要素測定による薄膜特性評価
カラービジョンシステムによる厳密な測定位置の確認

自動薄膜計測装置 Auto SE

エネルギー材料分析・評価のトータルソリューション

リチウムイオン電池
燃料電池
太陽電池