神戸大学、変換効率50%を超える新型太陽電池構造を開発

神戸大学工学研究科の喜多隆教授らの研究グループは4月7日、従来はセルを透過して損失していた太陽光スペクトルの長波長成分を吸収する新しい太陽電池セル構造を提案し、変換効率を50%以上にできる技術を開発した、と発表した。

研究は、NEDO「高性能・高信頼性太陽電池の発電コスト低減技術開発・革新的新構造太陽電池の開発における超効率・低コストⅢ‐V化合物太陽電池モジュールの研究開発」において行われた。

研究成果は、4月6日(日本時間18時)英国科学雑誌「Nature Communications」にオンライン掲載された。

これまでの太陽電池は、ほとんどの太陽光エネルギーが太陽電池セルを透過するか、熱エネルギーになるため利用されず、単接合太陽電池の変換効率の理論限界は30%程度である。現在の世界記録は、4接合太陽電池の46%である。

研究グループは、バンドギャップの異なる半導体からなるヘテロ界面を利用し、太陽電池を透過するエネルギーの2つの光子から光電流を生成する新しい太陽電池セル構造を開発した。

この構造により、太陽光の透過損失を効果的に抑制することが可能で、変換効率が最大で63%となる理論予測結果を示した。

また、2光子によるアップコンバージョン（エネルギー昇圧）の実験実証に成功し、従来の中間バンドを利用した方法に比べ100倍以上の損失抑制効果を得た。

今後は、最適なバンドギャップの異なる半導体を組み合わせて太陽電池セル構造を設計し、変換効率の性能評価を行うことで、新しい超高効率太陽電池の開発が期待されるという。

太陽電池の変換効率が50％以上になれば、発電コストは大幅に下がり、2030年に日本が目標とする発電コスト7円／kWhを実現できるという。

（画像はプレスリリースより）




神戸大学のニュースリリース
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