成果報告書詳細
管理番号20140000000054
タイトル平成24年度-平成25年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 CIGS薄膜太陽電池モジュールにおける低コスト化技術の開発
公開日2014/5/2
報告書年度2012 - 2013
委託先名株式会社ホンダソルテック
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成24年度-平成25年度成果報告書 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 CIGS薄膜太陽電池モジュールにおける低コスト化技術の開発

25年度9月にCIGSモジュールを100円/Wで製造できる技術を開発する為、セレン化技術開発およびバッファ層成膜技術開発、光吸収層薄膜化要素技術開発、モジュール構造開発を実施した結果、発電効率の向上と材料の削減技術を開発し、96.28円/Wでの製造技術の実現見込みを得た。1.セレン化技術開発:モジュール製造コストを下げる為、H2Seガス使用量の削減に取り組んだ。供給するH2Seガス量とセレン化温度がCIGS薄膜の組成および結晶性と太陽電池特性に与える影響を調べた結果、以下の2つの事実が分かった。一つ目はH2Seガスの供給量は従来のプロセスの83%以上でカルコパイライト構造が保てること。二つ目に、セレン化条件を従来から114%に高温化するとCIGS薄膜表層でGa/III元素比が高くなること。これらの2つのセレン化条件の最適化により、2.16円/W削減可能なプロセスを確立した。2.バッファ層成膜技術開発:本研究では使用する薬品量を低減させることで、量産条件に対して50%のコスト削減を目標とした。使用薬品量とバッファ層膜厚には相関があり、従来製法に対し70%の薬品量で同等の太陽電池特性が得られ、1.4円/W削減見込みを確立した。今後はバッファ層の成膜プロセスを改良し、薬品量の更なる低減と太陽電池特性維持の両立を目指したい。3.光吸収層薄膜化要素技術の検証:CIGS光吸収層薄膜化の実現に向けた要素技術として、P3パターニング工程のレーザー化検証を行った。低価格なレーザー種を選択し、レーザー出力、ラップ幅の最適な条件を検証した。その条件を大面積基板でテスト加工し太陽電池性能評価を実施したところ、量産品と同等の太陽電池特性が得られる加工条件が得られた。4.モジュール構造技術開発:低コストモジュールの実現のために、端部封止レスで耐候性を有するモジュール構造の開発を行った。試作したモジュールはJIS規格に基づき、高温高湿試験・温度サイクル試験・結露凍結試験・促進耐候試験を実施し、十分な耐候性を有していることを確認した。新しいモジュール構造では、部材・製造工程の削減などにより、従来構造に比べてモジュール製造コストをW当り8.16円削減可能である。
英文要約Title: Solar Energy Technology Research and Development Projects for Development of Solar Photovoltaics System Next Generation High-Performance Technology. Development of Low Cost Technologies in CIGS Thin-Film Solar Cell Module (FY2012-FY2013) Final Report

To realize the technology for fabricating CIGS modules at the cost of 100 Yen/Watt by September 2013, we conducted studies for the techniques about selenization, buffer layer deposition, absorber layer thinning and module structure. Therefore, we established the prospect for module cost 96.28 Yen/Watt.1.Development of selenization process.We tried to reduce the amount of H2Se gas in order to cut down the module cost. We studied the impact of changing the amount of H2Se gas and temperature of selenization process on the stoicheiometric composition, crystalline quality of the CIGS thin film and the performance of the solar cells. We found the two facts. Firstly, the chalcopyrite structure is preserved even when the amount of H2Se gas is reduced to 83% comparing with our conventional process. Secondly, the 14% higher selenization temperature comparing with our usual process gives high Ga/III atomic ratio on the surface of the CIGS thin film. As the result of these adjustments of selenization process, we established the cost reduction of 2.16 Yen/Watt.2. Development of buffer layer deposition.We aimed at 50% cost down compared with our mass production process by reducing the amount of chemicals on buffer layer deposition. While we reconfirmed there was a correlation between the amount of chemicals and the buffer layer thickness, we got a prospect of 1.4Yen/Watt reduction of the buffer layer deposition process. The performance of the solar cell was equal to that by our usual process even if the quantity of chemicals is 70%. Maintaining the usual performance of the solar cell, we plan on decreasing the chemicals further by improving the buffer layer deposition process.3.The study of a component technology for the absorber layer thinning technique.As one of the component technology for the realization of CIGS absorber layer thinning, we carried out verification of laser patterning of the P3 process. We selected an inexpensive laser and studied the optimum conditions about laser energy and overlap width. On those conditions, we evaluated scribe appearances and cell properties with large-area solar cells. Therefore those performances were equivalent to solar cells of mass production.4.Technology development of module structure.We developed weather-proof sealing-less structure in order to realize a reasonable cost for a module. We conducted the acceleration tests on the basis of Japanese Industrial Standards including heat cycle test, high humidity and high temperature test, humidity freeze test. Therefore, we confirmed our new modules have enough property for endurance. Comparing to our conventional module structure, new module structure can cut down the cost of 8.16Yen/Watt by reducing components and manufacture process.
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