KAUSTチーム、タンデム太陽電池効率の世界記録を樹立

September, 11, 2023, Thuwal--結晶シリコン太陽電池は、モジュール効率が約20〜22%で、世界の太陽光発電市場を支配している。しかし、太陽エネルギーの分野は、世界的な再生可能エネルギーの目標をサポートするために、さらに高効率をもたらす革新的な材料とアプローチを求めている。

シリコンとペロブスカイトのサブセルを組み合わせたタンデム太陽電池は、従来の結晶太陽電池に代わる有望で高性能で実行可能な代替品と広く見なされており、King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)がその先頭に立っている。KAUSTソーラーセンタのKAUST太陽光発電研究所(KPV-Lab)の研究者は、電力変換効率(PCE)が33.2%のペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池を製造した—これまでで最高のタンデムデバイス効率であり、ヘルムホルツツェントルムベルリン(HZB)の記録である32.5%PCEを上回った。タンデムデバイスは、欧州ソーラーテスト設備(ESTI)によって認定され、国立再生可能エネルギー研究所(NREL)のベストリサーチセル効率チャートのトップにリストされている。

材料科学&工学教授であり、KAUSTソーラーセンタの暫定アソシエイトディレクタ、Dr Stefaan De Wolfをリーダーとするチームは、2016年以来、ペロブスカイト/シリコンタンデムセルのコンセプトを着実に完成させており、新しい材料、方法、デバイス構造を開発し、シリコンセルのマイクロメートルサイズのピラミッド表面をペロブスカイト材料で均一に覆う方法などの基本的な課題に取り組んでいる。

得られたタンデム太陽電池は、工業的に互換性のある両面テクスチャードシリコンボトムセル上にペロブスカイトトップセルを組み合わせたものである。ペロブスカイトの最上層は青色光を最もよく吸収し、シリコンファンデーションは赤色光を最もよく吸収する。これらの材料の組み合わせは、従来の単接合シリコンアナログよりも効率的に太陽光の捕捉と電気への変換を最大化する。

このイノベーションは、市場予測がタンデムペロブスカイト/シリコン技術が2032年までに世界の太陽光発電市場シェアの100億ドル以上を占めると推定しており、太陽エネルギーの分野における重要なブレークスルーである。

「この新しい記録は、非集中光下で2接合太陽電池の中で最高のPCEであり、気候変動との闘いに向けた再生可能エネルギーの目標を迅速に達成するために不可欠な超高性能太陽光発電モジュールを提供するペロブスカイト/シリコンタンデムの大きな可能性を証明している」(DeWolf)。
複数の主要な研究者の集合的な知識とスキルは、最近の成果、特に光学分光法と細胞欠陥の分析と視覚化を専門とするDr Esma Uguに貢献した。同氏、光学分光学、セル欠陥の分析と可視化の専門家。また、超高効率タンデム太陽電池のスケーラビリティと安定性の専門家Dr. Erkan Adin、c-Siボトムセルの開発に焦点を当てているDr Thomas Allen。

チームは現在、240㎠を超える面積の産業規模のペロブスカイト/シリコンタンデムセルを製造するためのスケーラブルな方法と、重要な産業安定性プロトコルに合格する非常に安定したタンデムデバイスを得るための戦略を模索している。