新型太陽電池構造で変換効率が最大で63%となる理論予測結果 - 神戸大

神戸大学は4月7日、変換効率50%を超えることができる新型太陽電池構造を提案したと発表した。

同成果は、神戸大学工学研究科電気電子工学専攻の喜多隆教授、朝日重雄特命助教らの研究グループによるもので、4月6日付けの英国科学誌「Nature Communications」に掲載された。

従来の単接合太陽電池は、変換効率の理論限界が30%程度で、入射する太陽光エネルギーの大半が太陽電池セルに吸収されずに透過するか、光子の余剰エネルギーが熱になるなどして利用されていない。近年、このような損失を抑制して変換効率限界を引き上げることができるさまざまな太陽電池セル構造の研究が行われており、現在のワールドレコードは4接合太陽電池で46%だという。

同研究グループは今回、大きな透過損失を効果的に抑制するため、異なるバンドギャップの半導体からなるヘテロ界面を利用した太陽電池を透過するエネルギーの小さな2つの光子を用い、光電流を生成する新しい太陽電池セル構造を開発。変換効率が最大で63%となる理論予測結果を示すとともに、この太陽電池セルのメカニズムである2光子によるアップコンバージョンの実験実証に成功した。実証された損失抑制効果は、これまでの中間バンドを利用した方法に比べて100倍以上に達したという。

同研究グループは今後、最適な材料を利用した太陽電池セル構造の設計を進め、変換効率に係る性能評価を進めていきたい考えだ。