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産総研、CIGS太陽電池の発電効率を18%以上に 大面積化などに期待

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産総研、CIGS太陽電池の発電効率を18%以上に 大面積化などに期待

産総研 太陽光発電工学研究センター先端産業プロセス・高効率化チーム(柴田肇研究チーム長、上川由紀子特別研究員、小牧弘典研究員ら)はCIGS太陽電池サブモジュールとして初めて18%を上回る変換効率(η=18.34%)を達成した。

今回開発した技術は、次世代型太陽電池として注目されるCIGS太陽電池の、薄膜太陽電池の集積化技術を向上させ、電気的・光学的損失を低減し、サブモジュール(CIGS太陽電池セルを直列に接合、集積化し、取出し電極を取り付けた構造)の高効率変換に成功したもの。

今後、大面積モジュールやフレキシブルモジュールなどへ幅広く応用可能で、量産化レベルの太陽電池モジュールの変換効率の向上、またそれによる発電コストの低減、太陽電池モジュールの高機能化などへの貢献が期待される。

産総研では、NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)のプロジェクトのもと、集積化工程に伴う電気的・光学的損失を低減するための、集積化技術の向上と、CIGS光吸収層の高品質化を進めてきた。

CIGS太陽電池は2µm程度の薄い光吸収層で十分な光吸収が得られること、基板には安価なガラスや金属薄膜などが利用可能であることなどから、低コストかつ高い変換効率が得られる太陽電池として注目されている。

また、最近では、工場生産ラインにおいて製造された太陽電池モジュールで14.6%の変換効率が達成されるなど、量産レベルでの太陽電池モジュールでも変換効率が向上しているが、モジュール(世界最高変換効率15.7%)と小面積単一セル(世界最高変換効率20.4%)とでは製造方法や構造の違いがあり、変換効率の損失原因の解明を複雑にしている。

CIGS太陽電池の構造(1行目)、
これまでに報告された主要な変換効率(2行目)、その面積(3行目)

小面積単一セル 太陽電池
サブモジュール
(今回の成果)
太陽電池
サブモジュール
(今まで)
太陽電池
モジュール
太陽電池
モジュール
(工場生産ライン)
20.4% 18.3% 17.4% 15.7% 14.6%
- 3.576 cm2 15.993 cm2 - 12280.89 cm2
小 ←――― 大きさ ―――→ 大

同研研究チームは、今回の研究で確立した技術を、より大きな面積のCIGS太陽電池サブモジュールやフレキシブル太陽電池サブモジュールに応用し、CIGS太陽電池サブモジュールの高効率化・高機能化を進める予定だと述べている。

【参考】
産総研 - CIGS太陽電池サブモジュールで変換効率18.34 %を達成

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