極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

煌々と吾が庵にも初茜

2019年01月03日 | 環境工学システム論


                                  
仲  尼 ちゅうじ
ことば
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「回(顔回)はよく仁にして、反すること能わず。賜(千貫)はよく弁にして、訥なること能わず。
由(予路)はよく勇にして、怯なること能わず。師(子張)はよく荘にして、同なること能わず」
「力天下に敵なくして、六親しらず。いまだかつてその力を用いざるの故をもってなり」
「人その見ざるところを見んと欲せば、人の窺わざるところを視よ」
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【エネルギー通貨制時代 32】
 
Anytime, anywhere ¥1/kWh  Era” 
 Mar. 3, 2017 

再エネ百パーセントシステムに関する最新特許技術をピック・アップし連載する。

【2019年太陽光発電の14の趨勢 Ⅱ】

4.TOPConのブレークスルー【補説】
 ❏ US20150114462A1 Method of manufacturing a solar cell and solar cell thus obtained;
   太陽電池の製造方法および得られた太陽電池
テンプレス・ベスローテン・フェンノートシャップ社
  (オランダ)
【概要】
ビアを有する半導体基板を有する太陽電池が開発中である限り、取り組むべき1つの重要な問題は
ビアからの裏面電界の分離である。ドーパントは、典型的には、ケイ酸塩ガラス層の蒸着およびそ
れに続くケイ酸塩ガラスから半導体基板へのドーパントの拡散のための熱処理によって半導体(す
なわちシリコン)基板に導入される。それ故、それらは単に基材の片側だけではなく任意の表面上
に延在する。さらに、ビアは、反対側の電極を画定する後面電界から隔離されなければならない前
面導電性領域、典型的にはエミッタへの導体として使用される。ビアと裏面電界との間の導電性チ
ャネルは、太陽電池のシャント、ひいては誤動作につながる。

いくつかのプロセス要件により、この問題を簡単に解決することはできません。まず第一に、電荷
担体は、熱処理におけるそれらの初期定義の後に基板を通してさらに拡散させることができる。第
二に、ビアからの金属が、ビア内に存在する不動態化層を通って拡散し、悪影響を及ぼす可能性が
ある。パッシベーション層は、典型的には、フェーズエンハンスト化学気相成長法(PECVD
SiN xとして知られている)で適用される窒化シリコン層である。さらに、集積回路の製造にお
いて一般的に適用されるフォトリソグラフィマスキングステップは、特にコスト価格の制限のため
に、太陽電池処理においては一般的ではない。

適切な単離を得るための1つの解決策は、国際公開第2011/105907号から知られている
。この文献は複数のプロセスフローを開示しており、その各々は、ビアホールの周りの基板の第2
の面上に凹部を設けることを特徴としている。凹部は、第1の側でエミッタから前に画定された後
面電界を隔離するのに役立つ。本明細書では、エミッタと背面電界の両方が拡散によって定義され
る。

国際公開第2011/105907号パンフレットのプロセスフローは、ビアホール、後面電界、
前面側のエミッタ、および凹部を設ける順序において互いに異なる。この特許出願では、流れのう
ちのどれが最も有利であると考えられるかは全く特定されていない。したがって、当業者は、プロ
セスステップを最小にするため、または最も論理的な順序を得るために最も一般的な順序に目を向
けるであろう。そのような最も論理的でしたがって好ましい順序は、最初に拡散ステップを実行し、
その後、凹部を形成し、ビアホールを穿孔するレーザ処理を実行することであるように思われる。

このプロセス順序の1つの欠点は、ビアホール形成が最後のステップとして行われることである。
実際には、ビアホールのレーザ穿孔から生じるあらゆる損傷を除去するために、ビアホール形成の
後に損傷除去ステップが続く。この損傷除去工程は、典型的にはエッチング処理を含み、そして光
捕捉を最大にするように、基材の第1の面上のテクスチャーの提供と最も適切に組み合わされる。
この代替の順序は、国際公開第2011/105907号にも示されている。本明細書では、ビア
ホールは、第1の面にテクスチャを形成する前に設けられる。続いて、後面電界およびエミッタが
拡散によって提供され、凹部が別のレーザエッチング処理で提供されるしかしながら、背面電界
とエミッタの両方のドーパント種がビアホールの内側に入り込んで漏れのシャント抵抗が低くなる
可能性があり、これが本明細書の1つの課題である。

本件は、太陽電池の製造は、入射を捕獲を目的とする、基板(1)の第1の面(1a)の直径(A)
がテーパ形状を有するビアホ-ル(2)のエッチングを含む。
光は、基板(1)の第2の面(1
b)における直径(B)よりも大きい。
第1のドープ領域(3)は、ビアホール(2)内の第1の
表面(11)まで延びる。
第2のドープ領域(5)は基板(1)の第2の面(1b)に存在し、イ
オン注入によって適切に形成される。
得られる太陽電池は、ビアホール(2)内の第2の表面(12)
上で第1のドープ領域(3)と第2のドープ領域(5)との間に適切な絶縁を有し、適切に第1の
ドープ領域(3)間の深い接合部を備える。
3)および基板(1)中のドーパントである。

 WO2018147739A1 Method of manufacturing a passivated solar cell and resulting passiva-
   ted solar cell ;
不動態化太陽電池の製造方法不動態化太陽電池 テンプレス・ベスローテン・
   
フェンノートシャップ社(オランダ)
【要約】
不動態化太陽電池の製造方法は、以下のステップを含む。(1)p型導電性のドーパント原子、特
にホウ素を含むテクスチャード加工表面を備えた半導体基板の第1の面に導電性領域を設ける。
(2)トンネリング誘電体層およびポリシリコン層を付着し、ドーパント原子を導電性領域からポ
リシリコン層内に拡散させるようにアニールを実行することによって不動態化を提供する。
  水素
化窒化ケイ素または酸窒化ケイ素層がポリシリコン層の上に存在してもよい。
  得られる太陽電池
は、電荷キャリアの寿命が著しく増加し、それによって開放電圧が向上する。


 ❏ US20180277701A1 Method of Manufacturing of a Solar Cell and Solar Cell Thus Obtained;
   Method of manufacturing a solar cell and solar cell thus obtained;
   太陽電池の製造方法及びこれにより得られた太陽電池 テンプレス・ベスローテン・フェンノート
   シャップ社 
(オランダ)
【概要
太陽電池の効率と寿命は、電荷キャリアの再結合によって減少する。このような再結合は、特に半
導体基板の結晶格子が乱されている表面で起こる。電荷担体の表面再結合を制限するために、トン
ネル酸化物のようなトンネル誘電体を用いて基板内に画定された下の領域から基板への接点を遮蔽
することが提案されている。トンネル酸化物は非常に薄い酸化物の層で、それを通る電子直接トン
ネリングの可能性は非常に高い。典型的には、トンネル酸化物の厚さは約3.0nm未満である。
トンネル誘電体への接点の接触面は、適切には半導体材料である。最も一般的な例はポリシリコン
であり、これは化学気相成長装置で堆積できる。ポリシリコンは、その結晶性および/またはその
結晶ドメインのサイズを向上に堆積後にアニールされてもよい。 1980年代後半、このような
構造は、薄い誘電体層、トンネル誘電体導入が電子および正孔に対する非常に効果的な電荷分離と
して役立つCMOS技術のバイポーラデバイス用ポリシリコンエミッタをリンドープポリシリコン
製造のため発明され、これらのトランジスタの電流利得を改善する。太陽電池素子も、同様の構造
が1990年代に提案され、米国特許第5057439号は、太陽電池にポリシリコンエミッタの
使用が提案されている。

しかし、真性ポリシリコンは良い導体でなく、通常ドーパントが添加される。ポリシリコンが大表
面積の場合、例えば米国特許第5972674号に示唆するように異なる導電率のドメインを含む。
また、他のドーパントが排除されない場合も、n型ドーパントは通常リンで、p型ドーパントはホ
ウ素である。材料ドーピングする様々な方法が知られ、ポリシリコンドーピングの一般的な方法は
拡散法である。ここでは、非ドープ系真性ポリシリコンを堆積される。その後、ドーパントがケイ
酸塩ガラス、典型的にはホウケイ酸ガラス(BSG)またはリンケイ酸ガラス(PSG)方法で堆
積される。
続いて、例えば950℃で1時間アニールが行われる。その結果として、ドーパントはポリシリコ
ン中に拡散し十分な高導電性をもたらす。このアニールの後、ポリシリコンをメタライゼーション
と接触させ、適切なメタライゼーションスキームの組み込が必要である。メタライゼーションがト
ンネル誘電体によって間接的に基板に接続されているこのタイプの太陽電池では、接点は「不動態
化」され、極少セル電流が接点で再結合できる。そのゆえ、これらの接合面は「パッシベーション
された接合」とも呼ばれる。「不動態化コンタクト」という用語は、基板がホウ素ドープポリシリ
コンと同じ極性の導電性領域を含まない場合にも使用される。そのような場合、ホウ素ドープポリ
シリコンはエミッタ(または裏面電界)として機能し、基板とpn接合を形成する。

残念なことに、ホウ素ドーパントは、シリコンから、粒界に向かって、そしてそれと共に結晶格子から解放さ
れ、さらに拡散する傾向がある。これはトンネル酸化物の劣った不動態化をもたらす。例えば、 US2014
/ 166089A1の図5に示された、深さ方向の一定のホウ素濃度(1019原子/ cc)をを示す。結果として、
表面再結合は、ポリシリコンコンタクト中の比較的高濃度のドーパントのために、やはり以前と同様に、場
合によってはさらに問題となる。

米国特許出願公開第2014/166089号明細書は、トンネル酸化物としてシリコンオキシナ
イトライドを使用することを提案している。ここで、シリコンオキシナイトライド層は不均一な窒
素分布を有する。 不均一分布とは、遊離したホウ素原子の移動に対する障壁を構成するように、
特に(ポリシリコン)エミッタ接点側の窒素濃度が最高であることを意味する。 その結果をUS
2014 / 166089の図5に示す。 実際に、ポリシリコン膜中のホウ素濃度とその下の層
中のホウ素濃度との間には明確な区別がある。 しかしながら、ホウ素濃度は、ポリシリコン層中
のほぼ1020原子/ ccの最高濃度から、測定閾値である1016原子/ ccのシリコン基板中の
バックグラウンド濃度まで徐々に減少する。 漸進的な減少は、0.1マイクロメートル(100
nm、すなわちトンネル誘電体の厚さの30~80倍)を超える表面領域で起こる。 ポリシリコ
ン/トンネル誘電体界面より下の50nmの深さでは、ホウ素濃度は依然として約5~10 18原子
/ ccと同じくらい高い。 したがって、窒化物バリアはトンネル誘電体を通るホウ素の移動を遅
くするが、それを完全には阻止しないと考えられ、改良された製造方法がが望まれていた。


太陽電池の製造方法は、以下のステップを含む。第1の面に延在する導電性領域(11)を含む半
導体基板(100)を準備する。
熱酸化によりトンネル酸化物(13)を形成し、続いて半導体
基板の第2の面上にホウ素ドープポリシリコンLPCVD堆積層を形成する。
本明細書では、ドー
プトポリシリコン層(20)を設けることは、シリコンの第1の副層(21、22、23)とホウ
素ドーパントの第2の副層(31、32)の多層スタックを交互に堆積し、その後アニールするこ
とを含む。
その後、太陽電池は、少なくとも第1の面上のパッシベーション層と、エミッタおよび
ベース領域上の適切なメタライゼーション層とで完成する。


 Dec. 7, 2018

6.ヘテロ接合技術に話題沸騰
2018年中の技術開発報告数の多さによりヘテロ接合技術(HJT)の需要が増加している。先月、
Meyer Burgerの最大株主であるSentis Capitalは、経営戦略の変更を要求。それは、スイスのテクノロ
ジー会社の取締役会に、ヘテロ接合とタンデムセルのPVテクノロジーにそれ自身のGWサイズの生
産施設設立に十分な資金調達を
促している。Meyer Burgerは株主への支持を明確にしなかったが、
pv誌の8月号に掲載された白書では、社の研究者らは、高効率セルの概念、特にヘテロ接合が太
陽電池によるコスト削減を実現するものと位置けている
。昨年8月、EcoSolifer Groupは、ハンガリ
ーのCsornaで計画されている100 MWp HJT 2面太陽電池セル生産ラインが2年後に順調に再開され
ことを公表
(最初のセルは2019年Q1またはQ2で生産出荷の予定)。

 Aug. 21, 2018

一方、昨年5月にはGW規模でHJTセルを長尺搬送方式製造の誘導結合プラズマ導入実証試験が、
ドイツのソーラーツーリングプロバイダSingulus Technologiesとシンガポール国立大学シンガポー
ルのSolar Energy Research Instituteが検討していることを公表
している。また、3月には、日本の大
手エレクトロニクスとシャープ
が、ヘテロ接合(HJT)技術と両面バックコンタクト技術を採用し
セルから、25.09%の変換効率の達成を発表している。Enelの子会社である3SUNは、2月に、シチ
リアのアモルファスシリコン工場をバイフェーシャルHJTモジュールに変換過程にあることを公表。
ロシアのモジュールプロデューサ
Hevelは昨年同様の動きをしており、2018年の終わりまでに、
Novocheboksarskファブの生産増設計画

  Mar. 27, 2018

 Mar. 27, 2018
 Feb. 26, 2018
 Sharp to construct 48 MW PV project in Vietnam

7.止められない流れ
フローティングソーラー報道数が増加し、その流れは止められない潮流となっている。IHS Markit
Josefin Berg
が7月号のpv magazineで、市場は10年以上前から出回っていたが、最近まで、少
数国で中小規模クラスに限られていた。
2017年には、主に中国のトップランナープログラムの一環
として390メガワットの新しいフローティングPVシステムが世界中に設置されたことで状況が一変
した(2018年にIHS Markit)と報告され、現時点で1ギガワットを超た。
2018年以降インド、韓国、
台湾、そして小市場が、需要ギャップを埋める、
特にインドは、浮遊式太陽光発電の10GWを目標
を背景に強力な潜在市場を牽引していくと予測され、
今後5年間で、世界で13の新しいフローテ
ィングPVの追加計画があると報告さている。

 Apr. 20, 2015

8.優良企業
データ保護とプライバシーの分野では悪名高いかもしれないが? 彼らには環境に優しい資格がな
いため、民間企業はのPPAを使用し再生可能エネルギー拡大のサポートを行っている。
BloombergNEFによれば、2017年には、10カ国43社が合計5.4GWのクリーンエネルギー契
約を締結。
2016年の4.3GWおよび2015年の記録4.4GWから増加。実際、2017年にはほとんど
PPA(2.8 GW)が米国で署名されていた。
今月のロッキーマウンテン研究所によれば、この数字
は2018年に5GWを超えると見込まれている。再生可能エネルギーから100%の電力を調達すること
を約束しているRE100も、市場での成長傾向を見ている。

 Sept. 15, 2018
Back in April 2018, BayWa r.e. signed a 15-year PPA with Norwegian power provider Statkraft
for the 170 MW Don Rodrigo Solar Park, currently under construction in Spain’s southern region
of Andalusia


 Dec. 20, 2018

9. これは未来システム?
多くの製造業者は、生産能力の大部分をハーフカットセル技術に変換している。電力出力の増加に
加え、HCモジュールは、優れた温度係数、低いホットスポットレベル、および低い動作温度など、
他の利点もありパフォーマンスを向上させているす。
2018年にハーフカットセルモジュールは、
PV製造を伴う多くの新技術に共通移行するかにある。
また、PERCなどの他のテクノロジを反映し
移行が開始されると、新生産ラインをまたいでペースで発生する可能性がある。
独立系太陽電池
製造アナリストCorrine Linにより収集されたデータは、世界規模のモジュール生産能力を2017年の
104GWから今年は124GWに拡大するだろう。
Lin情報によると、その拡大のほぼ3分の2はハーフ
カットセル生産だと予測する。

 May 17, 2018

                                                                                                                                             この項つづく

  

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