2021 Fiscal Year Annual Research Report
High Voltage Bifacial Amorphous Si Quintuple-Junction Solar Cells for IoT Devices
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19H00773
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
小長井 誠 東京都市大学, 総合研究所, 教授 (40111653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 亮佑 東京都市大学, 付置研究所, 准教授 (50637064)
齊藤 公彦 福島大学, 共生システム理工学類, 特任教授 (70704203)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / アモルファスシリコン / 多接合太陽電池 / 両面受光 / IoT機器用電源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IoT機器に用いられるセンサなどの自立電源として、集積化構造を用いなくても高い動作電圧が得られる5接合、6接合太陽電池を開発することを目的に以下の3項目のサブテーマを実施した。
高電圧・両面受光5接合、6接合 Si 薄膜太陽電池： IoTデバイス向けの独立電源として、両面受光の多接合アモルファスSi太陽電池を提案し、ガラス基板上にPE-CVD法で製膜した5接合太陽電池で、1000/1000 lxの白色LED照明下で3.36Vの開放電圧を実現した。さらに、シミュレーションによるi層膜厚の最適化、ドープ層の微結晶化による光吸収の低減と空乏化の抑止、a-Si層の分離による漏れ電流の抑制により、6接合太陽電池では、1000/1000 lxで4.56V、100/100 lxの低照度で3.91Vの開放電圧を得た。また、ポリイミドフィルム上に、最大2cm角のフレキシブル多接合太陽電池作製することに成功した。両面不均等/片面照射時の動作を検討し、適度なシャント抵抗によって電流の大幅な減少を防げることも示した。
光学マネージメント：これまでに設計・試作を行った光学基板に5接合薄膜シリコン太陽電池を実装し、片面光入射での発電特性評価を行った。光学基板を実装することにより、光学基板を取り付けない場合に比べ約3倍の短絡光電流が得られ、光学基板によりセル裏面側にも光供給ができていることを確認した。
グラフェンを用いた剥ぎ取り・貼り付け技術： まずガラス基板にグラフェンを転写し、その上にアモルファスシリコンを堆積させた。グラフェン上にアモルファスシリコンを堆積させるプロセスで膜剥げが生じたため、膜剥げの防止策を検討した。これらのプロセス開発により完全に膜の剥離を防ぐことができた。アモルファスSi太陽電池上にPDMSを塗布し、アモルファスSi太陽電池/PDMSフレキシブル太陽電池の引きはがしに成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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