効率的なシリコンヘテロ接合太陽電池を製造するための手頃な価格で拡張可能な戦略

2023年8月31日の特集

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イングリッド・ファデリ著、Tech Explore

シリコンヘテロ接合 (SHJ) は、異なるバンドギャップを持つ半導体間のヘテロ接合に基づく太陽電池であり、最も有望な太陽光発電技術の 1 つです。 これまでのところ、これらのセルは顕著な電力変換効率と良好な動作安定性を示しています。

SHJ 太陽電池は、その大きな可能性と顕著な利点にもかかわらず、通常、希少で高価な材料をベースとしているため、広範な展開が制限されています。 さらに、その製造は既存の製造プロセスと互換性がないことが多く、大規模生産がさらに複雑になります。

Suzhou Maxwell Technologies Co.、南開大学、および中国のその他の研究機関の研究者チームは最近、効率を大幅に低下させることなくSHJソーラー技術のコストを削減できる新しい設計および製造戦略を導入しました。 Nature Energy に掲載された論文の中で、研究チームは、提案した戦略を使用して製造された太陽電池によって達成された非常に有望な結果を発表しました。

「希少インジウムの供給制限と銀ペーストの高コストは、SHJ太陽電池が直面するであろう最も重要な問題の一つである」とCao Yu氏、Qiaojiao Zou氏らは論文で述べている。 「効率的なSHJ太陽電池用のインジウムベースの透明電極の障害を克服するために、室温でのスパッタリングによって安価で大量生産可能なアンドープ酸化スズ（SnOx）電極材料を調製することに成功しました。」

Yu氏、Zhou氏らは、既存の製造プロセスと互換性のある拡張性の高い蒸着技術を使用して、ドープされていないSnOxをベースにした新しい透明電極（つまり、SHJ太陽電池の必須コンポーネント）を製造することができた。 初期テストでは、これらの材料が非常に有利な特性を示すことが判明し、それがチームの太陽電池の優れた性能につながりました。

「その自然な酸素空孔欠陥を利用して、準備された材料のキャリア移動度と抵抗率は、それぞれ22 cm2 V−1 s−1と2.38 × 10−3 Ω cmに達した」とYu、Zouらは論文に書いている。

「アンドープのSnOx前面透明電極を備えたSHJ太陽電池は、24.91%の効率を実証しました。さらに、SnOx膜は優れた化学的安定性を持ち、電気めっきプロセス中の酸およびアルカリ溶液による腐食に耐えることができます。最後に、めっき銅電極を備えたSHJ太陽電池と、半分の両面インジウム系透明電極を作製し、認証効率25.94%(総面積274.4cm2)を達成しました。」