軽くて曲がる、タンデム型太陽電池を開発：変換効率は26.5％

東京都市大学が、軽くて曲げられる「ペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池」を開発した。開発品はセル面積1cm2において26.5％という高いエネルギー変換効率を達成した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

ボトムセルのシリコンウエハー厚を83μm程度まで薄く

　東京都市大学理工学部電気電子通信工学科の石川亮佑教授は2023年9月、軽くて曲げられる「ペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池」を開発したと発表した。開発品はセル面積1cm²において26.5％という高いエネルギー変換効率を達成した。

　異なる種類の太陽電池を重ね合わせた「タンデム型太陽電池」が注目されている。高い変換効率が期待できるからだ。既に、ペロブスカイトとシリコン型を組み合わせた太陽電池では、30％以上の変換効率が報告されているという。しかしこれまでは、ボトムセルに厚み200μmのシリコンウエハーを用いていたため、フレキシブル性は得られなかった。

　そこで今回、ボトム側に用いるシリコンヘテロ接合太陽電池のシリコンウエハー厚みを83μm程度まで薄くし、その上に厚みが1μm程度のペロブスカイト太陽電池を塗布法で作製する技術を開発した。

　具体的に、開発した技術は大きく分けて3つある。その1つは、表面ミラー／裏面テクスチャ構造の薄いシリコン基板を作製するプロセス技術。2つ目は、作製したシリコン基板のミラー表面に、サイズが比較的小さい凹凸を形成し、高性能なボトムセルを作製する技術。これは光を閉じ込めるための技術である。3つ目は、作製したボトムセル上に塗布という工程を用い、ペロブスカイト層を堆積する技術である。

左上はフレキシブルなペロブスカイト／シリコンタンデム太陽電池の外観、左下はタンデム太陽電池の外観、右はタンデム太陽電池の概念［クリックで拡大］ 出所：東京都市大学

各種太陽電池の変換効率（セル面積1cm²以上）と曲げ性を比較［クリックで拡大］ 出所：東京都市大学

　研究グループは今後、界面パッシベーションの改善や両面受光構造を導入していく。これにより、効率を更に向上させることが可能だという。最終的には35％以上の変換効率を目指す考えだ。