変換効率23.3％のシリコン太陽電池、カネカなど7社がベルギーIMECと開発：スマートグリッド

Si（シリコン）太陽電池の変換効率が、理論限界の30％を目指してじりじりと向上している。ベルギーIMECと太陽電池7社は共同で変換効率23.3％という太陽電池セルを開発した。変換効率を高めるだけではなく、低コスト化を目指した技術も盛り込んだ。

[畑陽一郎，＠IT MONOist]

2cm角のセル

　ベルギーの国際研究機関であるIMEC^＊1）は、2011年12月1日、変換効率が23.3％と高い結晶Si（シリコン）太陽電池セルを7社と共同開発したことを発表した（図1）。同時に製造コスト低減も実現したという。共同開発企業は、ドイツSCHOTT、フランスTotal、フランスGDF SUEZ、ベルギーPhotovoltech、オランダSolland Solar、カネカ^＊2）、米Dow Corning。

＊1） IMECはナノエレクトロニクスを中核とした研究に注力している。太陽電池などのエネルギー技術の他、次世代半導体（有機エレクトロニクス技術やリソグラフィ技術）などの開発で著名。ナノエレクトロニクス以外ではヘルスケア技術、情報通信技術の開発にも取り組む。

＊2） IMECとカネカは、今回の発表とは別に太陽電池の低コスト化技術を2011年11月28日に発表している。ヘテロ接合太陽電池の集電極の形成に不可欠だったAg（銀）の代わりにCu（銅）を用いる技術である。6インチ角のヘテロ接合太陽電池で変換効率21％以上を実現したという。なお、ヘテロ接合太陽電池とは、アモルファスSiと結晶Siのように異なる材料を組み合わせた太陽電池をいう。

図1　変換効率が23.3％と高い結晶Si（シリコン）太陽電池セル　太陽電池セルの寸法は2cm角。アルミニウム電極を用いた。出典：IMEC

　複数の手法を導入することで効率を高めた。

　まず、表面電極を使用せず、その代わりに導入した裏面電極（IBC）の形状をくし形にした。表面の開口率を高めて入射する光を増やす効果がある。この他、セル薄型化やモジュール組み立て工程を簡略にすることを狙っており、いずれも材料・製造コストの低減につながる。

　次にSi基板の加工である。FZ（floating zone）法で作成したn型のSi基板の表面をピラミッド型のランダムな凹凸に加工したことで、入射光の反射を抑えた。SiN（窒化ケイ素）の反射防止膜を形成も入射光の反射を抑える取り組みである。

　太陽電池セルの測定値は以下の通り。短絡電流密度（J_SC）は41.6mA/cm²、開放電圧（V_OC）は696mV、曲線因子（FF）は80.4％である。