成果報告書詳細
管理番号20110000000658
タイトル*平成22年度中間年報 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/フレキシブルCIGS太陽電池モジュールの高効率化研究
公開日2011/6/29
報告書年度2010 - 2010
委託先名富士フイルム株式会社
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
本研究開発は富士フイルムが開発したフレキシブル基板を用いて高効率な集積型フレキシブルCIGS 太陽電池を実現することを目的とする。この基板は金属表面に絶縁層が形成されており、耐熱性と絶縁性を両立させることができる。平成22 年度の開発目標は10cm角サイズのサブモジュールにおいて変換効率15%を実現することである。図1 はフレキシブルCIGS 太陽電池モジュールのプロセスフローを示したものである。裏面電極にはモリブデンを、バッファ層にはCdS、透明電極にはZnO を用いている。集積化に必要なパターニングには、P1 をレーザスクライブ、P2、P3 にはメカニカルスクライブを用いている。これらの作製プロセスはごく一般的なものであるが、ガラス基板を用いることを前提として成り立っている部分が多く、金属基板に対してそのまま適用することができない。そこで本年度は金属基板に適したプロセス技術の開発に取り組んだ。
英文要約Title : The development of high performance flexible CIGS PV modules (FY2010-FY2012) FY2010 Annual Report
Our objectives are to establish methods for manufacturing high efficiency flexible CIGS solar modules. We use novel structure metal foil substrates with an insulating layer. The substrates have a capability to offer flexible and high efficiency integrated CIGS modules. The research target of FY2010 is 15 % efficiency on 100 cm2 as aperture area.
I. Fabrication of high efficiency flexible CIGS sub-modules. (FUJIFILM)
CIGS thin films were grown by the co-evaporation process using a molecular beam epitaxy apparatus on the Mo coated substrates.
Mo layers were deposited by sputtering and scribed by a laser. CdS buffer layers were deposited by a chemical bath deposition process on the CIGS films. And mechanical scribing were done after CdS formation and n-ZnO formation to fabricate interconnected integrated sub-modules. This process is the most common vacuum-based process for CIGS sub-modules. However, this process is suit for glass substrate so the process must be improved for metal substrate.
The refinements of process were as follows.
(1) Preparation of high quality CIGS thin films on metal substrates
(2) Patterning of Mo films on metal substrates by the laser scribing
(3) Uniform buffer layer deposition technology for metal substrate
A CIGS solar sub-module on 10×10 cm2 size substrate was fabricated by using above-mentioned refinement process. We have obtained high efficiency of 15.08 % (Voc=658 mV/cell, Jsc=33.46 mA/cm2, FF=0.69, aperture area 70.4 cm2) with AR coating. The research targets of FY2010 were achieved.
II. Technologies for high efficiency flexible CIGS solar cells. (AIST)
Key technologies, which can lead to improvement in CIGS flexible solar cell and sub-module performance, have been investigated.
We have succeeded in making high-efficiency integrated CIGS sub-modules (15.9 %) on 200 micron-thick zirconia substrates. We have also improved the performance of widegap CIGS solar cells achieving conversion efficiencies of as high as 17.5 % (w/o AR coating). In addition, we have developed a device simulation program for CIGS solar cells in order to optimize the structure and the performance.
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