成果報告書詳細
管理番号20160000000132
タイトル平成24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/超低コスト高効率Agフリーヘテロ接合太陽電池モジュールの研究開発」
公開日2016/5/24
報告書年度2012 - 2014
委託先名株式会社カネカ
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約結晶シリコン太陽電池の超高性能化および超低コスト化を実現し、独自アイデアに基づいたAgフリーヘテロ接合太陽電池セル及びそのモジュールに対する量産化要素技術を開発した。具体的な研究開発項目及び成果の概要を以下に記す。
(1) 超低コスト高効率Agフリーヘテロ接合太陽電池セルの開発
透明導電層上にCuプレーティング法により金属グリッド電極を形成するための一連の材料・プロセスに関し、太陽電池の高性能化に資する量産化要素技術を開発した。プレーティング下地層の構造及び形成方法、パターニング等の技術開発により、遮光損や抵抗損の少ない金属グリッド電極を、光電変換領域へのダメージが少ない電極形成方法により実現する技術を開発した。あわせて、ヘテロ接合太陽電池セルの電気的・光学的ロスを極限まで低減させる技術を開発した。
以上の取り組み等を通じて、本共同研究開始時点では22%台であった太陽電池セル変換効率を、実用サイズ結晶シリコン太陽電池セルでは世界最高水準となる24%台まで向上させた。
(2) 新世代Agフリーヘテロ接合太陽電池モジュールの開発
太陽電池セルのモジュール化に際して必要となるセルのハンドリング技術、インターコネクション技術や封止技術等のプロセス技術、評価技術、光学シミュレーションや回路シミュレーション等の要素技術開発を行った。ハンドリング技術に関しては、例えば、Agフリーヘテロ接合結晶シリコン太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールの作製条件の検討を行い、薄型ウエハ(板厚<100μm)を用いた太陽電池セルであっても特性を低下させることなく、太陽電池モジュールを形成できることを確認した。また、プレーティング技術を活用した新規太陽電池セル・モジュールを開発した。
太陽電池セルを含むモジュール構成部材の電気的特性、光学特性等に関するデータベースを構築するとともに、太陽電池モジュール特性のシミュレーション技術の開発と、実用サイズモジュール(大判モジュール)での検証を行うことで、太陽電池モジュールの出力予測、設計が可能となった。本研究開発で得られた技術的成果を盛り込んだ太陽電池モジュールを試作し、結晶シリコン太陽電池モジュールにおいては、世界最高水準の変換効率が得られたことを確認した。
本研究開発にて開発した太陽電池モジュールの信頼性評価を実施し、従来型の太陽電池モジュールと同等以上の信頼性を有することを確認した。
英文要約Title: Research and Development of Solar Energy Technology, Research and Development of Next Generation High Efficiency PV system Technology, Research and Development of Ultra-low-cost and High-efficiency Ag-free Hetero-junction Solar Module (FY 2012-FY2014) Final Report

Elemental mass production technology for Ag-free heterojunction solar cell and module has been developed based on KANEKA’s original concepts to realize ultra-high performance and ultra-low cost of crystalline silicon solar cells. An overview of research and development items and achievements are described here;
(1) Development of ultra-low cost and ultra-high efficiency Ag-free heterojunction solar cell
We have developed elemental mass production technology on material and process for metal grid electrode on transparent conductive electrode by a Cu plating method. By a study of structure and formation method of seed layer and patterning process, we have developed a metal electrode with small shadowing loss and resistive loss due to a low-damaging method for photovoltaic properties. In addition, technologies for the further reduction of electrical and optical loss have been developed.
By the development described above, conversion efficiency of heterojunction crystalline Si solar cell solar cell with practical cell size has been promoted to over 24%.
(2) Development of new generation of Ag-free heterojunction solar cell module
Elemental technology for solar cell module production such as handing technique of solar cell, inter-connection, encapsulation, evaluation, optical simulation, and electrical circuit simulation has been developed. Novel solar cell module has been investigated using a plating technology. We have evaluated data on electrical properties and optical properties of module components including solar cell and developed simulation technique for the module properties. We have confirmed that module reliability of hetero-junction solar cell with the Cu plating electrode is comparable with that of hetero-junction solar cell with Ag-printing electrode. Finally, we have fabricated a high efficiency mini-module with world highest level by utilizing the achievement of this project.
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