産総研、低コストでガリウムヒ素太陽電池を製造できるHVPE装置を開発

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今回開発したHVPE装置の反応炉(左)と反応炉内の成長メカニズム(右)

産業技術総合研究所(産総研)は2017年6月13日、大陽日酸、東京農工大学と共同で、低コストでガリウムヒ素(GaAs)太陽電池を製造できるハイドライド気相成長(HVPE)装置を開発したことを発表した。

太陽電池で現在主流のシリコンなどの単接合太陽電池の発電効率は、理論限界に近づいていると言われている。そのため、さらに太陽電池の発電効率を高める技術として、波長の異なる太陽光を有効利用できる多接合太陽電池の開発が進んでいる。

なかでも特に発電効率の優れたGaAsは、多接合太陽電池のトップセルやミドルセルとしての利用が期待されているが、従来の有機金属気相成長(MOVPE)装置を用いた製造方法では、高価な有機金属を用いるために、製造コストが高くなるという課題があった。

今回開発したHVPE装置の成膜を行う機構には、マルチチャンバー方式を採用。また、製造可能な太陽電池の大型化や大口径化にも対応できるように装置構造を水平置き縦型にした。さらにGaAs太陽電池を製造する際の内面均一性にも優れる。

今回開発した装置を用いて試作したGaAs太陽電池は、発電効率が20.3%とHVPE装置によるものでは世界トップレベルになる。

今後、一層の低コスト化と高効率化の研究を進めると共に、産総研が持つスマートスタック技術による接合で、HVPE装置によって製造された低コストのGaAs太陽電池と安価なシリコン太陽電池を組み合わせた低コスト/高効率多接合太陽電池の実現を目指すという。

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