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東芝、亜酸化銅太陽電池の透明化に世界で初めて成功ー結晶Siと重ね合わせて効率30%台も

2019/01/21
(月)
インプレスSmartGridニューズレター編集部

東芝は、世界で初めて亜酸化銅(Cu2O)太陽電池セルの透明化に成功したと発表した。

東芝は2019年1月21日、世界で初めて亜酸化銅(Cu2O)太陽電池セルの透明化に成功したと発表した。結晶シリコン(Si)を使用した既存の太陽電池と重ね合わせることで、変換効率を大きく高めることができるという。

図 東芝が開発に成功したCu2O太陽電池セル

図 東芝が開発に成功した亜酸化銅太陽電池セル

出所 東芝

Cu2Oの薄膜を作る際には、酸化銅(CuO)や銅(Cu)などの不純物が発生しやすく、不純物とCu2Oが混ざりやすいという性質があり、これまでは透明なCu2Oの膜を作ることはできなかった。

今回東芝は、Cu2Oの薄膜を形成する工程で、酸素の量を精密に制御する独自の成膜法を考案した。この方法を利用することで、薄膜内部でCuOやCuの発生を抑え、透明なCu2O薄膜の作製に成功した。Cu2Oは世界中に大量に存在するCuの酸化物であり、低コストで生産でき、高い効率で発電すると期待できるという。

そして、Cu2Oの最大の特徴は、一般的な結晶Si太陽電池よりも短い波長の光を受けて発電すること。今回、透明なCu2O太陽電池の開発に成功したことで、結晶Si太陽電池の上面に重ね合わせる「タンデム型太陽電池」を低コストで生産できる可能性が高まった。

透明なCu2O太陽電池は波長がおよそ600nm以下の光を受けて発電し、結晶Si太陽電池は600nm以上の光で発電する。今回東芝は、製造に成功した透明なCu2O太陽電池セルと結晶Si太陽電池を重ね合わせたタンデム型太陽電池を試作し、実験で検証したところ、Cu2O太陽電池セルの層が600nm以上の長波長光を約80%透過させることを確認している。また、透過光を受けた結晶Si太陽電池が単体で動作させたときと比べておよそ8割の出力を維持しながら発電したという。

図 Cu2O太陽電池セルと、結晶Si太陽電池セルはそれぞれ異なる波長の光を受けて発電する

図 亜酸化銅太陽電池セルと、結晶シリコン太陽電池セルはそれぞれ異なる波長の光を受けて発電する

出所 東芝

東芝は3年後に透過型Cu2O太陽電池を上面に採用し、低コストなタンデム型太陽電池の完成を目指すとしている。また、透過型Cu2O太陽電池を利用したタンデム型太陽電池の発電効率を30%台まで高めるために研究開発をさらに進める。


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