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産総研 さまざまな種類の太陽電池セルを直接接合できる技術を開発

皆様に有用な太陽光発電業界情報をお知らせします。

産業技術総合研究所(以下産総研)は7月7日、さまざまな種類の太陽電池セルを直接接合できるスマートスタック技術を開発したことを発表した。

多接合太陽電池は、さまざまな波長の太陽光を有効に利用し超高効率化が可能な電池であるが、現在主流となっている作成技術が難しく、製造コストも高いため、用途が宇宙用や集光発電施設用に限られている。

今回開発したスマートスタック技術は、プロセスが容易な半導体接合法で複数セルを直接接合する。
この技術では、パラジウムナノ粒子を用いることで、表面平坦性の劣るCIGS太陽電池でも接合を可能にしているため、セル材料を自在に組み合わせることができ、高効率化、低コスト化に適している。
また、パラジウムナノ粒子は、半導体間の接触を介した電流経路となるため抵抗が低く電気損失が少ない他、ナノ粒子領域は小さく薄いため、光損失も非常に少ない。
さらに、トップセルと呼ばれる最表面のセルを作成するための基板が再利用できるため、SiやCIGSなどの低価格基板に高効率なIII-V化合物太陽電池を安く接合できる。

今回の技術によりGaAs基板とInP基板上にそれぞれ成長したIII-V族化合物半導体太陽電池を接合し、GaInP/GaAs 2接合セルとInGaAsP/InGaAs 2接合セルを作製した。
そして、上記の2接合太陽電池をそれぞれスマートスタック接合してGaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs 4接合太陽電池にしたものとGaInP/GaAs 2接合セルとCIGS太陽電池を接合し3接合太陽電池にしたものを試作しており、4接合太陽電池は30.4%、3接合太陽電池は24.2%の変換効率を実現している。

また、試作した太陽電池に対し、温度サイクル試験と加速劣化試験を行い、温度が60度の場合で20年以上の安定性に相当する実用的な温度耐性および長期信頼性を確認している。

産総研は今後、多接合太陽電池の量産化が可能となるよう、大面積基板でのELO技術、III-V化合物半導体トップセル作製の低コスト化、GaAs基板再利用技術の研究開発を進め、発電効率40 %以上を目指すとともに、一般発電用への適用が可能になるよう、低コスト化、高効率化を目指す方針だ。

情報参照元:産業技術総合研究所

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