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CIS系薄膜系太陽電池(セル)、世界最高変換効率20.9%を達成

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新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と昭和シェル石油は、「太陽光発電システム次世代高性能技術の開発」事業において、薄膜系太陽電池の世界最高の変換効率20.9%を、CIS系薄膜太陽電池で達成した。

この記録は、太陽電池の変換効率を公的に測定して認証する機関であるドイツのフラウンホーファー研究機構で検証、確認されたもの。変換効率を追求した小面積セルではなく、30cm角サブモジュール(市販製品に応用する前段階のモジュール)の基板から切り出して作製したセル(セル面積:約0.5平方センチメートル)で実現したため、市販製品(90cm×120cm)への早期の技術移転が期待される。

今後、NEDOは同プロジェクトでの開発を進め、日本が世界をリードしているCIS系薄膜太陽電池のさらなる高効率化と低コスト化を推進していく。

NEDOは、これまでCIS系薄膜太陽電池の開発を昭和シェル石油に委託して進め、2013年にカドミウム無しの薄膜系太陽電池として世界最高の変換効率19.7%を達成。今回新たに、セレン化硫化法による光吸収層の改良と、透明導電膜の高性能化によって、太陽電池の最大出力が向上し、変換効率が多結晶シリコン太陽電池の20.4%を上回る変換効率を達成した。これは市販製品のCIS系薄膜太陽電池の変換効率が、市販製品のシリコン結晶太陽電池のそれと同等レベルに成り得ることを意味している。

現在、導入されている太陽電池の約80%を占めるシリコン結晶の太陽電池は、シリコン結晶から薄く切り出して作製するが、薄膜系太陽電池は、半導体製造技術を用いて、主にガラス基板上に作製する。このため薄膜系太陽電池は、大量かつ安価に製造出来る特長がある。ただし、シリコン結晶太陽電池は市販製品の変換効率が最高20%程度あるが、薄膜系太陽電池は変換効率がシリコン結晶太陽電池より低いという課題があった。変換効率の向上は、太陽光発電における発電コストの低減に大きく寄与するため、世界中の研究機関が取り組んでおり、薄膜系太陽電池の中でもCIS系薄膜太陽電池では20%を超える値での開発競争が行われている。

なお、「太陽光発電システム次世代高性能技術の開発」は、平成22年度から平成26年度までの事業で、今回の成果は、同事業の中で取り組んでいるテーマの一つ「CIS系薄膜太陽電池の高効率化技術の研究開発」の成果。共同研究先は昭和シェル石油、同テーマの予算総額は約20億円。同事業の開発成果は、昭和シェル石油の100%子会社であるソーラーフロンティアが生産している製品に応用される予定。

【参考】
NEDO - 薄膜系太陽電池で世界最高変換効率20.9%を達成

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