成果報告書詳細
管理番号20150000000857
タイトル平成22年度ー平成26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 CIS系薄膜太陽電池の高効率化技術の研究開発(大面積モジュールの研究開発)
公開日2016/5/24
報告書年度2010 - 2014
委託先名ソーラーフロンティア株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約本研究では、Cu(In, Ga)(Se, S)2 (CIS系)薄膜太陽電池の高効率化技術の開発を行った。特に、量産展開も視野に入れたサブモジュールの高効率化を行った。当初30cm角程度のサブモジュール効率は16.0%であった。まず初めにCIS系光吸収層の結晶粒径増大により16.3%を達成した。次に集積構造の最適化及び面内分布の改善、光学設計の改善により17.2%を達成した。さらにCIS系光吸収層のバンドギャップの最適化により17.8%まで効率を引き上げた。さらなる効率向上のために詳細なロス解析を行った。まず、30cm角サブモジュール内の効率の面内分布は絶対値で±0.5%程度であり、高い均一性が実現されている事がわかった。また、最も良好な領域から小面積セルを作製したところ、変換効率19.7%を達成した。このセルのロス解析を行った所、光学ロスが非常に大きい事がわかり、透明導電膜の透過率向上及びCIS系光吸収層のバンド傾斜最適化により光学ロスを改善し、変換効率20.9%を達成した。さらに最終年度で、小面積セルの高性能化により開発した要素技術を一部サブモジュールにフィードバックし、サブモジュール変換効率18.0%を達成した。以上、本研究成果はGW規模の量産モジュールの変換効率向上に向けて大きく貢献した。
英文要約Purpose of this study was the improvement of conversion efficiency on Cu(In, Ga)(Se, S)2 (CIS-based) thin-film solar cells. Especially, we focused on the efficiency improvement of CIS-based submodules with a size of about 30x30cm2. At first, the submodule efficiency was improved from 16.0% to 16.3% by an enlargement of a grain size in the CIS-based absorber. Then the circuit designs, such as a monolithically integrated structure and an optical design, were optimized, which resulted in the achievement of 17.2% efficiency. Tuning bandgap of the CIS-based absorber also increased the efficiency to 17.8%. The diviation of abusolute efficiency in the 30x30cm2-sized submodule was less than 1%, and the small cell extracted from the best area in the submodule showed the efficiency of 19.7%. The loss analysis for the small cells revailed that the biggest loss came from the optical loss due to inadequate transmittance in a B-doped ZnO window layer and insufficient absorption in the CIS-based absorber at the long wavelength regin. These problems were restricted by optimizing the dopant amount of the window layer and controlling the bandgap profile in the absorber, and finally the small cell efficiency of 20.9% was achieved. A part of these items was feedbacked to the submodule. At the result, the submodule efficiency was improved to 18.0%. These results greatly contributed to the efficiency improvement of the CIS-based modules on a GW-scale commercial production.
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