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洋電機、開放電圧0.743V、変換効率22.8%の薄型T晶Si陵枦澱咼札襪魍発

洋電機の研|開発本陲蓮開放電圧が0.743Vと高く、光電変換効率が22.8%と高いT晶型シリコン陵枦澱咼札襪魍発した。N型シリコン基の厚みは98μmと来の半分度に薄い。省@源で高い効率のセルを狙ったもの。

開発された厚さ98μm、電圧0.743Vの陵枦澱咼札()
開発された厚さ98μm、電圧0.743Vの陵枦澱咼札()


シリコン陵枦澱咾魯札襪粒放電圧が0.6V度しかなく、実際にパネルに組み立てるためにはセルを直`に数個接しなければならない。0.6Vなら100個つないでも60Vしかない。300Vまで屬欧襪覆500個を直`接する要がある。500個並べる場合、1個でも電流が流れにくい、すなわち影になると、影になったところの電流でまってしまう。このため、実際の発電効率はぐっと落ちてしまう。陵枦澱咾呂海海cき所である。直`するセルはできるだけ少ない気、陵枦澱咼轡好謄爐箸靴討糧電効率の落ちる確率はる。今vの陵枦澱咾世300Vに要なセルの数は404個ですむ。

これまで同社が開発してきたHIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer Solar cell)構]のセルでは変換効率は23%あったが、シリコンの厚みは200μm以屬如開放電圧は0.729Vと比較的高かった。この構]では、n型シリコンの屬i層(不純駝度の少ない半導)、さらにp層のアモーファスシリコン層を設け、n型シリコンの下にi層、n層を設けている。p/i層、i/n層の厚さはそれぞれ10nm、20nm度である。

アモーファスシリコンはT晶シリコンよりも光学的バンドギャップが広いため、開放電圧を屬欧襪里謀している。ただし、T晶性がKいためL陥がHく、キャリヤのライフタイムは]い。このため電極に到達するiに再T合して電流に寄与しなくなる。k般にT晶よりもアモーファスの気陵枦澱咾諒儡晃率が低いのはこのためだ。HIT構]では、pin接合の空層で光から擇泙譴疹数キャリヤ(孔)はT晶の中を長く擇n笋療填砲謀達するが、電子はp層を素早く突きsけて電極へ到達するため、変換効率が高いという長をeつ。

今v、洋電機は省@源と、陵枦澱咼轡好謄爐点から、薄くてかつ開放電圧の高いセルを開発した。効率はほぼキープした。今vは、HIT構]をさらにリファインしたもの。的には、シリコン基を薄くすると光の吸収量が落ちる向があり、さらには表Cにおいて光で発擇靴織ャリヤが再T合することで開放電圧が下がるという向があったことに瓦靴董表Cの光の閉じ込め効果を改し、さらに表Cの再T合を膿覆垢謠L陥をらした。この二つによって薄さと高い電圧を実現した。

表Cの閉じ込め効果は、まず凹(微細なピラミッド)形Xを最適化して光がシリコン内をAめに長く走るようにし、その屬瞭電極の透度を屬欧燭海箸納存修靴拭F電極は光の吸収をらすためにT晶をjきくし‘暗戮屬欧燭函同社アドバンストエナジー研|所ソーラーエナジー研|陲隆儕凛E霙垢禄劼戮拭F導電膜については材料がITOかどうかさえ、らかにしない。


洋電機研|開発本陬▲疋丱鵐好肇┘淵検叱|所ソーラーエナジー研|陲隆儕凛E霙
洋電機研|開発本陬▲疋丱鵐好肇┘淵検叱|所
ソーラーエナジー研|陲隆儕凛E霙


洋の開発したセル構]
洋の開発したセル構]


表CのL陥をらすと、光学的バンドギャップは広がる。通常、アモーファスシリコンでは水素を導入することでT合しない}(ダングリングボンド)をH原子でmめ、L陥を抑Uする桔,使われているが、アモーファス表Cではダングリングボンドが残ってしまいがち。これが表CL陥となる。L陥がHければバンドギャップが抑えられるピンニング現がきやすい。今vは、L陥をらすためプラズマCVDによってアモーファスシリコンを形成するときのダメージをらすことでバンドギャップのピンニングを抑えることができた。CVD条Pなどの詳細はらかにしない。

セルの主な性は次の通り。開放電圧0.743V、]絡電流3.896A(電流密度38.8mA/cm2)、フィルファクタ(曲線因子)79.1%、セル変換効率22.8%、セルC積100.3cm2、などである。これらのR定値は噞\術総合研|所でR定したもの。

シリコンの厚みは98μmとはいえ、シリコンインゴットから切り出す時のカーブロスはやはり100~200μmくらいあるため、実際の厚みが100μm以下ではあるが、シリコンのロスもまだjきい。今後はこのカーブロスをできるだけらす\術開発が望まれる。

今vの陵枦澱咼札襪両化時期はまだまっていない。しかし、洋電機はHIT陵枦澱攵ξを、2008Qの340MWから2010Qには600MW模へと拡jするための投@をMしていくとしている。

(2009/09/24)
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