化合物、シリコン積層型太陽電池モジュールで世界最高の変換効率を達成シャープ

シャープは2023年10月27日、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）との「移動体用太陽電池の研究開発プロジェクト」において、化合物2接合型太陽電池モジュールとシリコン太陽電池モジュールを組み合わせた積層型太陽電池モジュールを用い、世界最高の変換効率33.66％を達成したと発表した。

今回開発した太陽電池モジュールはベースとなるセルを、これまでのインジウム、ガリウム、ヒ素をボトム層とする3つの光吸収層を積み上げる化合物3接合型太陽電池セルから、インジウム、ガリウム、リンおよびガリウム/ヒ素の化合物2接合型セルをトップ層に、シリコンセルをボトム層に配置した新構造に変更。トップ層の化合物2接合型セルには、薄層でも高効率化でき、ボトム層への光透過率を向上させる工夫を施し、さまざまな波長の光を効率的にエネルギー変換できるようにした。また、化合物2接合型セルの厚さは、従来の化合物3接合型セルの3分の1以下にできるため、材料コストの低減も期待できる。

同社は、この化合物2接合型太陽電池モジュールにシリコン太陽電池モジュールを組み合わせ、従来の積層型太陽電池モジュールの構造を変更。その結果、実用サイズモジュール（面積775cm²）での変換効率を33.66%まで向上させることができた。

同社は化合物3接合型太陽電池セルを使って、2013年に小サイズ（面積1.047cm²）で37.9％の変換効率を達成した後、2022年にはセルを薄いフィルムで挟んだ構造に変更するなどして、軽量かつフレキシブルな実用サイズのモジュール（面積965cm²）での変換効率32.65%を達成しているが、今回は2022年の成果を上回り、世界最高の変換効率となった。

運輸業界などでは、CO₂排出量削減や大気汚染対策の取り組みの一つとして電動車を導入する動きが加速しており、再生可能エネルギーからの電力供給への期待が高まっている。「移動体用太陽電池の研究開発プロジェクト」では、電気自動車や宇宙、航空分野などの移動体に搭載する太陽電池モジュールの開発に取り組んでおり、同社は「引き続き、太陽電池モジュールの高効率化や低コスト化に関する研究開発を進め、2050年カーボンニュートラル実現に向けて、移動体分野における温室効果ガスの排出量削減に貢献していく」としている。

今回開発したモジュールは、11月10日から12日まで、東京ビッグサイト東8ホールで開催される技術展示イベント「SHARP Tech-Day」で一般公開される。

化合物、シリコン積層型太陽電池モジュールで世界最高の変換効率を達成　シャープ