成果報告書詳細
管理番号20110000000648
タイトル*平成22年度中間年報 新エネルギー技術研究開発 革新的太陽光発電技術研究開発(革新型太陽電池国際研究拠点整備事業)高度秩序構造を有する薄膜多接合太陽電池の研究開発(ヘテロ接合デバイス化~超高周波プラズマ)
公開日2011/7/30
報告書年度2010 - 2010
委託先名三菱重工業株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
2050年までに「変換効率が40%超」かつ「発電コストが汎用電力料金並み(7円/kW)」の太陽電池実用化を目指した研究開発の中で、テーマ全体の目標として、シリコン及び化合物多接合太陽電池について要素セル材料並びにデバイス化技術開発により変換効率20%の達成、新概念太陽電池の動作原理の検証、高度光利用技術とデバイスプロセスとの組み合わせにより平成26年度の最終目標にて、変換効率25%達成を掲げている。
上記のテーマ全体目標に対して、本研究開発(サブテーマ1-4)では、単結晶あるいは擬単結晶シリコン~ゲルマニウム~スズ(Si-Ge-Sn)系薄膜を用いたナローバンドギャップセルの温度特性を改善し、高温でも発電効率の低下を防ぐヘテロ接合を有する太陽電池デバイスを開発する。本研究開発の中間目標及び最終目標は以下のとおりである。
(平成22年度中間目標)
・単結晶あるいは擬単結晶Si-Ge-Sn薄膜を用い、これにヘテロ接合を形成することで、バンドギャップ0.9eVの単接合太陽電池で変換効率8%を達成する。
・本技術を用いた単接合セルを産業技術総合研究所に提供し、多接合太陽電池での変換効率20%達成に寄与する。
(平成26年度最終目標)
・単結晶あるいは擬単結晶Si-Ge-Sn薄膜を用い、これにヘテロ接合を形成することで、バンドギャップ0.9eVの単接合太陽電池で変換効率10%を達成する。
・本技術を用いた単接合セルを産業技術総合研究所に提供し、多接合太陽電池での変換効率25%達成に寄与する。
英文要約Title: New Energy Technology Development, Research and Development on Innovative Solar Cells (International Research Center for Innovative Solar Cell Program), Research and Development of Thin Film Multi-Junction Solar Cells with Highly Ordered Structures (Hetero-junction device - VHF (Very High Frequency) Plasma. (FY2008-2012) FY2010 Annual Report
The project purpose is development of solar cell devices with hetero-junctions which prevent the efficiency degradation, by improving the temperature characteristics of solar cells with mono-crystalline/quasi-mono-crystalline Si-Ge-Sn thin film. As a first step, we have investigated hetero-junction solar cells using c-Ge substrate and found that a proper surface treatment improved solar cell characteristics in FY2009. For further improvement of solar cell characteristics, the followings were carried out in FY2010: (1) optimization of c-Ge substrate specifications and surface treatment conditions, (2) reduction of reflection losses, and (3) evaluation of temperature characteristics. In consequence, we obtained conversion efficiency of 6.54%. (1) We confirmed that the resistivity of the c-Ge substrate affected open-circuit voltage and absorption losses in longer wavelength region as well as the other substrate specifications influenced on solar cell characteristics significantly. Based on these results, we chose a substrate specification and optimized surface treatment condition. As a result, open-circuit voltage increased up to 0.232V and conversion efficiency of 5.91% was obtained. (2) For further improvement of solar cell characteristics, we examined introduction of anti-reflection coating (ARC) and a texture structure. We have deposited ARC consisting of SiO2 on ITO (front TCO), and applied to the above 5.91% solar cell, where each thickness was decided by optical calculation. The quantum efficiency in the longer wavelength region was improved and the conversion efficiency was up to 6.54%. About the texture structure, we confirmed c-Ge can be etched anisotropically and inverted pyramid texture structure can be realized. (3) We evaluated temperature characteristics of c-Ge hetero-junction solar cell given above (Efficiency: 6.54%). The temperature coefficient of conversion efficiency normalized at 25deg.C was -0.92%/deg.C. This coefficient is better than calculated value of conventional homo-junction c-Ge solar cell which has same open-circuit voltage (-1.2%/deg.C).
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