レーザプロセッシングレーザプロセッシング− 38 −キーワードキーワード連絡先メールアドレス連絡先メールアドレスキーワードキーワード連絡先メールアドレス連絡先メールアドレス［応用分野］［応用分野］東海大学 総合科学技術研究所 特任教授［応用分野］［応用分野］岡山大学 学術研究院自然科学学域 准教授AF-2018203-A3重点研究開発助成AF-2018204-A3重点研究開発助成レーザ表面機能付与太陽電池，微細構造，高品位レーザ加工hashida@laser.kuicr.kyoto-u.ac.jpレーザ加工ピコ秒パルスレーザ，微細溶接，ガラス，半導体Yasuhiro.Okamoto@okayama-u.ac.jp橋田 昌樹岡本 康寛本研究では,パルスレーザを用いてシリコン太陽電池のピラミッド構造表面にナノ微細構造を形成させ,結晶性を保持しつつ反射率の低減を図る高品位レーザー加工を実現することを目的とする.実験ではナノ秒レーザ及び外フェムト秒レーザを用いてアブレーション閾値近傍のフルエンスで照射し,シリコン太陽電池の表面に微細構造を形成した.特に,紫外フェムト秒レーザでは紫外ナノ秒レーザに比べて低いフルエンス（0.10 J/cm2）でシリコン太陽電池表面上に結晶構造を保持したままナノ微細構造を形成させることが分かった.シリコン太陽電池の反射率低減という観点から紫外フェムト秒レーザによる微細構造形成が有効であることが示された.３種類のレーザによる微細構造形成の比較から,光の侵入長が少ない波長で, 短パルスのレーザが太陽電池の性能向上には有効であり高品位レーザ加工実現に最適であることが分かった.単結晶シリコンとガラス基板の直接接合法の開発を目指して，波長５３２ｎｍおよび波長１０６４ｎｍのナノ秒とピコ秒パルレーザの合計４種類を用い，レーザ光波長とパルス幅の影響を議論するとともに，溶接継手の機械強度を評価した．さらに，空間位相変調器を用いた次世代の接合手法に必要な基礎要素に関しても検討を行った．波長５３２ｎｍよりも波長１０６４ｎｍの方が，ナノ秒よりもピコ秒パルスレーザを用いた方が溶融物の飛散が少なく，せん断強度も大きくなり，近赤外ピコ秒パルスレーザが本手法に有用である．また，近赤外ピコ秒パルスレーザを用いたとき，低パルス繰り返し数ではガラスと単結晶シリコンの界面での破断となるのに対して，２．０ＭＨｚと高パルス繰り返し数を用いると単結晶シリコンの母材側で破断して高いせん断強度が得られることが明かとなった．さらに，空間位相変調器によりガラス内部の溶融領域形状制御性を確認できた．太陽電池性能向上を目指した高品位レーザ加工による表面構造付与高繰り返しピコ秒パルスレーザによるガラスと半導体材料の溶融接合法
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