主任研究員
多接合太陽電池研究チーム
CO2フリー電力
限られた面積で発電量を最大化する超高効率太陽電池を開発
人工衛星など用途が限られていた多接合太陽電池の低コスト化技術や、既存の太陽電池の軽量化・薄型化・小面積大容量化などの開発を行っています。
研究テーマ
- 超高効率Ⅲ-Ⅴ族化合物半導体太陽電池の低コスト作製法（ハイドライド気相成長法）の研究開発
- 各種太陽電池の低コスト接合技術（スマートスタック）の開発
- 超軽量フィルム型CIGS太陽電池の研究開発
- 多接合型太陽電池応用に向けた広・狭禁制帯幅CIGS材料およびデバイスの研究開発
- 太陽電池、放射線検出器、水素生成など様々なエネルギー変換技術に向けたカルコゲナイド系化合物材料の開発
研究チーム長紹介/挨拶
研究チーム長
菅谷 武芳
複数のセルを組み合わせる多接合太陽電池は非常に高効率ですが、製造コストがかかるため普及させることができていません。われわれが研究している成膜技術や接合技術は、世界で例を見ない多接合太陽電池の低コスト製造技術です。これに一層の磨きをかけ実用化に結び付けたいと考えています。
メンバー紹介
ハイドライド気相成長法（HVPE）とスマートスタックによるⅢ－Ⅴ族化合物半導体太陽電池の低コスト化の研究
現在最も変換効率が高い太陽電池は、Ⅲ－Ⅴ族化合物半導体を使った多接合太陽電池です。種類の異なる太陽電池を組み合わせることで、太陽光の波長全体を吸収できるため高効率ですが、結晶成長コストや基板コストが高く一般には普及していません。製造コストを下げるため、我々は結晶成長コストを90％削減可能なHVPE法と、低コストのSiやCIGSとⅢ－Ⅴ族を接合可能なスマートスタック法を用いて、変換効率35％超の多接合太陽電池を低コスト（200円/W）で作製する研究をしています。この目標を達成することで、無人航空機や自動車用など、移動体への応用が期待されます。
これまでにHVPEを用いて作製した2接合太陽電池で28.3%、スマートスタックを用いた3接合太陽電池で28.1％の、世界最高の変換効率を達成しています。
カルコゲナイド系材料による軽量フレキシブル型太陽電池や多接合化技術など新市場開拓に向けた研究開発
CIGS（Cu:銅、In:インジウム、Ga:ガリウム、Se:セレンなどから成る化合物の略称）をはじめとするカルコゲナイド系化合物薄膜材料で作られる太陽電池は、現在世界で広く普及している結晶Si太陽電池とは異なる特徴があり、新市場の創生が期待されます。例えば、軽量で柔軟性のある太陽電池も作製できるため、耐荷重制限のある場所や曲面への設置が可能です。また、耐放射線性にも優れるため宇宙用途や、太陽電池以外にも放射線検出器としての応用も期待されます。さらに、CIGS薄膜を光電極に用いた水分解水素生成など、様々な新しいエネルギー変換デバイスへの展開も期待されます。
これまで、軽く曲げることもできるCIGS太陽電池ミニモジュールでは世界最高となる18.6%の光電変換効率を達成しています。
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