物質・材料研究機構、シリコンナノ粒子塗布により太陽電池変換効率を向上

国立研究開発法人物質・材料研究機構（以下、NIMS）国際ナノアーキテクトニクス研究拠点のMrinal Dutta博士研究員および深田直樹グループリーダーを中心とする研究グループは、ナノ粒子のシリコンを利用することで、シリコン系太陽電池の変換効率を向上させる簡便な方法を発見したことを発表した。

今回の研究では、特殊な材料や構造を使用せずに、表面がある種の分子で終端処理された直径5nm以下のシリコンナノ粒子を、シリコンナノワイヤ型の太陽電池表面に塗布することで、簡単に変換効率を向上させる方法を開発したもの。

シリコンナノ粒子内部で発生した光誘起キャリアの再結合エネルギーが、下地のシリコン太陽電池に伝達されることで、太陽電池のエネルギー変換効率が向上したと考えられ、実験では、これまで10％程度であった変換効率を最大で12.9％まで向上させることに成功した。

太陽電池の材料として、コスト削減と変換効率の向上を目指した観点で、昨今注目を集めていたのはシリコンナノワイヤであるが、更なる光の吸収効率を増大させるために、シリコンナノ粒子と併用することが研究されてきた。

これまでも、化合物の半導体ナノ粒子を利用して変換効率を向上させる可能性があることは報告されていたが、毒性のある化合物が使用されているなどの問題があった。

しかし、今回開発された技術では、シリコンを中心として環境にやさしい物質で実現可能であり、現在一般的に使用されているシリコン系の太陽電池にも簡単に応用可能と考えられ、シリコン系太陽電池の変換効率を向上させる有用な方法の1つといえる。

同研究グループは、今後、シリコンナノ粒子のサイズと、表面を終端する分子種の最適化を行い、変換効率の更なる向上を目指していく意向だ。

（画像はプレスリリースより）




国立研究開発法人 物質・材料研究機構
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