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新タイプの太陽電池をさらに高効率化 帝人のインク材料・加工技術

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新タイプの太陽電池をさらに高効率化 帝人のインク材料・加工技術

帝人は、米国子会社のナノグラム・コーポレーションと共同で、L-BSF型の高変換効率太陽電池を製造するための材料となる「NanoGramシリコンペースト」、およびその素材性能を最大限に引き出すための加工技術を世界で初めて開発したと発表した。

帝人は、この開発成果を太陽電池の高効率化に向けたソリューションとして提供することとし、今後、太陽電池メーカーへのマーケティング活動を強化していく。

近年開発が活発化しているL-BSF型(ローカルバックサーフェスフィールド)太陽電池は、従来の汎用的なシリコン結晶系太陽電池の裏面電極を改良することで高い変換効率が得られる新しいタイプの太陽電池。裏面に絶縁層(パッシベーション層)を持ち、「不純物拡散層」が裏面の電極とその真下に部分的に配置されることにより、シリコンウエハ(太陽電池基板)内で発生する電気を効率良く集められる構造になっている。

なお、不純物拡散層はシリコンウエハ中に、ホウ素やリン、アルミニウムなどの「不純物」を熱やレーザーなどで意図的に送り込み(拡散)、その結果、電気伝導率を高くした部分のことをいう。

帝人は、ナノ材料開発に優れた実績を持つナノグラム・コーポレーション(ナノグラム社)とプリンタブルエレクトロニクス(印刷手法を用いた電子部品)材料の開発に取り組んでいる。

同社は、L-BSF型太陽電池の高効率を実現するために重要な「不純物拡散層」の形成に、ナノグラム社と共同開発を進めてきたプリンタブルエレクトロニクス材料「NanoGramシリコンナノ粒子」が極めて有効な材料であることを突き止め、製品改良に取り組んできた。その成果として、「不純物拡散層」の形成に必要なホウ素やリンなどの不純物を内包する直径20ナノメートル程度のシリコンナノ粒子をペースト加工して、高効率太陽電池用の「NanoGramシリコンペースト」を開発した。

この「NanoGramシリコンペースト」をシリコンウエハに印刷し、加熱することで高性能の「不純物拡散層」を形成することができ、それにより、変換効率の高いL-BSF型太陽電池の製造が可能となる。

さらに帝人は、この「不純物拡散層」を形成したいところに印刷するためのスクリーン印刷技術と、印刷したペーストを高温でシリコンウエハ内に拡散させるためのレーザー加工技術を開発した。

これらの開発により、L-BSF型太陽電池の変換効率が0.5%向上することを確認した。また、著名な研究機関であるドイツのフラウンホーファー ISEと共同開発した6-inchサイズの太陽電池においても、変換効率向上に寄与することを実証した。

帝人は、「NanoGramシリコンペースト」を太陽電池用途に続き、将来的には帝人グループのプリンタブルエレクトロニクス材料として、半導体分野での活用も視野に用途開発を継続していく考えだ。

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