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セル変換効率36.9%を達成
セル変換効率36.9%を達成
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これまでの推移
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構造
構造
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測定結果
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 シャープは、化合物3接合型太陽電池で、セル変換効率36.9%を達成したと2011年11月4日に発表した。2009年に同社が記録した35.8%を1.1ポイント高め、世界最高記録を塗り替えた。変換効率の測定は、産業技術総合研究所で実施した。セル面積は約1cm2である。

 化合物3接合型太陽電池は、トップ、ミドル、ボトムの三種類のセルで異なる波長の光を吸収して、変換効率を高めるものである。今回シャープは、2009年と同様にInGaPのトップ・セルにGaAsのミドル・セル、InGaAsのボトム・セルを組み合わせた。製造方法も2009年と同様に、GaAs基板上にトップ、ミドル、ボトムの順に形成した後に、GaAs基板を取り除いて、Si支持基板上にボトム・セルを下にして載せる「逆積み形成法」を利用した(関連記事)。

 同じ構造と製造方法を踏襲しながら変換効率を高められたのは、トップとミドル、ミドルとボトムをつなぐトンネル接合部分の直列抵抗成分を減らしたからである。具体的な手法は非公開としたが、抵抗成分を減らしたことで最大出力を高めることができた。太陽電池セルの指標の一つである曲線因子は、2009年の85.3%から今回は87.5%に高まった。その他の特性は、ほとんど変化していない。

 シャープは、今回の成果を宇宙用と地上用の両方で実用化を目指す。宇宙用はJAXAと共同で、2013年に部品認定を受けるべく検討を進めている。その後、宇宙での実証を経て2014~2015年に実用化を目指す。その際は、逆積み形成法を活用して、フィルム基板上へ転写して軽量化する計画である。

 地上用では、太陽光をレンズなどで数百倍に集める集光システムでの利用を狙う。2012年から1年程度をかけて、実証試験を行う計画という。集光時はセルを流れる電流量が増加するため、今回の変換効率向上につながった直列抵抗の削減が威力を発揮しそうだ。なお、同社のセルを数百倍に集光すると、非集光時に比べてセル変換効率が10ポイントほど高まる傾向があるという。今回の成果を適用すれば、数百倍の集光時のセル変換効率は45%以上が期待できることになる。