太陽電池モジュール製造工程における不純物管理 - PerkinElmer Japan

太陽電池モジュール製造工程における不純物管理

クリーンエネルギーのひとつである太陽光発電（PV：Photovoltaic）の製造/開発が世界的に行われております。日本においても政府主導で助成金の交付を行っており、今後ますます市場の拡大が見込まれる分野です。

パーキンエルマーの分析装置群は、現在の主力であるシリコン系太陽電池モジュールの製造工程における不純物管理に最適なシステムです。発電効率を左右する高純度シリコンの品質管理における微量元素分析をご紹介します。

 

 

 

 

太陽電池製造プロセスで活躍するパーキンエルマー

パーキンエルマーはその長い歴史の中で半導体プロセスのQA/QC部門に数多くの装置を導入してきました。蓄積されたアプリケーションにより太陽電池製造プロセスにおいても最適なソリューションをご提供できる準備が整っております。ここにご紹介するのは一例にすぎません。品質管理における歩留まり向上、ランニングコスト削減、および省エネルギー化に貢献できるのはパーキンエルマーだけかもしれません。

太陽電池の変換効率目安
・単結晶Si 17-20%
・多結晶Si 15-18%
・薄膜Si 6-12%
・アモルファスSi 11%
Mine  
↓
Silica stone
    ↓
    Metallic silica
Si: 98-99%
↓
Trichlorosilane
↓
Polycrystalline silicon
Poly-Si: 9N-11N		 → Melting
↓   ↓
Singlecrystaline silicon   Slicing
↓   ↓
Silicing   Polycrystalline wafer
Poly-Si: 9N-11N
↓   ↓
IC chip ← Singlecrystaline wafer
Si: 11N		 →
Solar ce
ll
  ↓
Solar cell mo
dule
↓
PV sys
tem
     
               
ELAN DRC II Pittcon Gold Award SEMI S2/S8

NexION　ICP質量分析装置

  • SEMI S2/S8 規格取得済み
  • Pittcon Gold Award を受賞したハイエンドモデル
  • プロセスのインライン分析にも対応したICP-MS
  • 検出限界： 107～105 atom/cm2
  • 酸化膜･窒化膜･Poly-Si, WSi, TiN, Ti の分析が可能
  • TRXRFでは不可能な元素も測定可能

シリコン中の微量元素分析　その１

1000ppm Siマトリックスサンプルの2時間安定性試験
1000ppm Siマトリックスサンプルの2時間安定性試験

従来、Si中の不純物を測定するにはSiそのものがマトリックスとして存在するために希釈およびHFを使用してSiを除去しなければなりませんでした。
微量成分の分析において、このような前処理は常にコンタミネーションの危険があります。NexIONでは従来の前処理を行わずに、高濃度Siマトリックスサンプルの分析が可能です。​

  

自動前処理システムラインナップ

全自動VPD-ICP-MS システム
全自動VPD-ICP-MS システム

APEX 高感度導入システム
APEX 高感度導入システム
   

 

シリコン中の微量元素分析　その２

Pの検量線と検出下限値
Pの検量線と検出下限値

Siインゴット中のP, B の不純物管理は重要なプロセスのひとつです。これらの元素をドーパントすることでp型/n型半導体になるのですが、不純物が多いとバランスがくずれ発電効率に大きく影響します。
NexIONではこれらの元素を高感度に測定可能です。

  

SC-2 微量元素分析用オートサンプラー
SC-2 微量元素分析用オートサンプラー

SC-FAST 高速試料導入システム
SC-FAST 高速試料導入システム
   

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装置の紹介

  • NexION　ICP質量分析装置
    直観的に使用できるソフトウェア、干渉の有無や難易度によって3つのモードを選択できる特許技術「UCT」（ユニバーサルセルテクノロジー）により、分析者のスキルに依存せず、誰でも簡単に高感度で精確な測定が可能です。
    アクセスしやすい装置デザイン、試料導入系、イオンレンズ系などに新たな技術を多数導入し、洗浄やメンテナンス頻度の最小化を実現しました。