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2010.04.15

粗さ計では測れない微細な凹凸も難なく測定。表面形状の定量化に成功! 太陽電池部品メーカーY社 研究開発部門 3D測定レーザー顕微鏡

お困りごと

接触式粗さ測定機では針の先端が入らず、微細な凹凸が測定できない

画像地球環境にやさしい社会への関心が高まる中、住宅や街路灯、人工衛星など幅広い用途に太陽電池が採用され始めています。この分野の研究開発はますます盛んに行われ、メーカー間の開発競争も激化する一方です。

太陽電池は、太陽光を物質に吸収させて「起電力」を発生させる「光起電力効果」を利用し、“電力をその場で作る”電池です。このため、「いかに効率よく光を集めるか」「集めた光をいかに効率よく電力に変換するか」が研究開発における大きな課題となります。

Y社は、大手電機メーカーに太陽電池の部品を供給しているメーカーです。研究者として勤務するKさんは、発電効率をさらに高めるため、シリコンや透明電極の表面形状を日々研究しています。太陽電池のセル表面は凹凸のある「テクスチャ構造」になっていて、その凹凸の状態により「(1)表面での多重反射、(2)光路長、(3)内部での全反射による光の閉じ込め」が変わってきます。
つまり、この3つのポイントが効果的になる表面状態を実現できれば、より多くの光を吸収しつつ反射によって逃げてしまう光を減らすことができ、効率よく光を集められることになります。これによって、より高い変換効率が得られるというわけです。

接触式粗さ測定機

接触式粗さ測定機

Y社では、表面形状を接触式の粗さ測定機で評価しています。しかし、段差が1μmに満たないような微細で複雑な凹凸形状には、粗さ測定機のスタイラス(針)の先端は入っていきません。そのため、微細な形状を正しく測れているか確信が持てず、実験結果を検証できていないのが現状です。

表面の構造を細かく、複雑にすればするほど、接触式の粗さ測定機では測れないものが増えていくのです。「評価手法を変えなければ、研究に時間がかかる上に、限界が・・・」Kさんは、大きな不安を抱えていました。

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