新測定技術 ＨＳ－ＣＭＲ法 (Hi Speed-Current Modulating Resistivity Method)

動的抵抗率測定により、有効キャリアを検出する独自技術

従来、Si 結晶メーカーにおける太陽電池用 Si 結晶基板の出荷検査や太陽電池セルメーカーにおける結晶基板の仕入れ検査などでは、基板表面の少数キャリアのライフタイムを測定する反射マイクロ波光導電減衰法（μ-PCD）等が Si 結晶基板の品質評価方法として用いられてきました。

しかし、この測定値の平均値あるいは最大値（または最小値）と、太陽電池のエネルギー変換効率の相関が得られないという問題がありました。Si 結晶基板の太陽電池特性を知るためには、 太陽電池を製造してエネルギー変換効率を測定するしか方法がありません。しかしながら、太陽電池を製造するにはコストや時間を消費しなければならないため、現状では、ライフタイム値の平均値や最大値（または最小値）によって、Si結晶基板の出荷または仕入の可否が判別されております。これにより、太陽電池製造業界では品質のバラツキや不良発生率が高くなっており、大きな問題となっております。

HS-CMR法は、東北大学金属材料研究所にて開発された新しい結晶品質測定技術です。従来使用されていたキャリアのライフタイムマッピングや拡散長マッピングを使用せず、半導体結晶ウェハー及びその後のデバイス製造過程の熱プロセスなどによって発生する様々な問題を総合的に考慮して設計されています。
HS-CMR法は四探針法を利用し、独自開発のアルゴリズムにより電流を可変させながら、抵抗率を測定します。この手法により、「実効抵抗率」を測定することができます。実効抵抗率は結晶欠陥や不純物にトラップされない少数キャリア、多数キャリアの総数が反映された数値となります。また、抵抗率の推移や実効抵抗率などを総合的に解析することにより、ウェハーの品質を正確に反映した単一の品質係数を得ることができます。
HS-CMR法によって得られた測定値は、結晶成長やデバイスプロセスの改善・開発に役立てることができます。

多結晶ウェハ及び単結晶ウェハのバンド構造

多結晶ウェハのバンド構造は空間的に不連続であり、また単結晶ウェハのバンド構造は周期的に変化している傾向にあります。ウェハの品質を測定するためには、部分的に収集したデータの平均値ではなく、全体として評価する必要があります。

プロダクト

新技術「HS-CMR 法」による品質測定

本装置は、東北大学金属材料研究所で開発された新技術「HS-CMR 法」(High Speed – Current Modulating Resistivity method)により、シリコンウェハーの結晶の品質を測定します。
シリコンウェハー内における太陽電池としてのエネルギー変換効率に関係する全ての要素（電子、ホール、欠陥、不純物等）を包括して測定を行い、発電に寄与する電子の数（有効キャリア数）を一つのパラメーターで正確に測定することができます。

ウェハーの段階で変換効率を測定・選別

本装置での測定結果は、シリコンウェハーを太陽電池化した際の変換効率と直接的な関係があります。
目視では確認できないシリコンウェハーの太陽電池としての性能を、「ポテンシャル変換効率」として測定することができます。
ポテンシャル変換効率の低いウェハーをセルにすることなく選別できるので、製造コスト低減に効果があります。

変換効率向上への新たな指標

これまで正確に測定することのできなかったウェハー内の有効キャリア数が明確になることで、
太陽電池として最も重要な技術の一つである、pn接合技術の改善に役立てることができます。
各ウェハーが持つ有効キャリア数に対し、ドーパントの拡散量を調節することで、
生産される太陽電池全体の性能を引き上げることができます。

スポットタイプ