High Voltage Bifacial Amorphous Si Quintuple-Junction Solar Cells for IoT Devices

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00773
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: Konagai Makoto 東京都市大学, 付置研究所, 教授 (40111653)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

As an independent power source for IoT devices, we have developed a bifacial multi-junction amorphous Si solar cell that can operate even in low illuminance. With the aim of improving the characteristics, we optimized the i-layer film thickness and bandgap by the plasma CVD method, introduced a microcrystalline phase into the dope layer, and developed various leakage current suppression technologies. As a result, we succeeded in preparing a 6-junction amorphous Si solar cell showing an open circuit voltage of 4.56 V under irradiation of 1000 lx. In addition, we succeeded in obtaining an open circuit voltage of 3.91 V even under ultra-low illuminance of 100 lx. We have also succeeded in preparing a flexible multi-junction solar cell on a polyimide film in addition to a glass substrate.

Free Research Field

太陽電池と太陽光発電

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、センサ等のIoT機器用独立電源としての高電圧太陽電池を開発した。太陽電池を用いる場合の課題は、動作電圧を高めるための配線技術である。従来技術では、動作電圧を高めるためレーザ加工を用いた集積化技術が広く用いられてきた。一方、本研究では、レーザ加工を用いなくても、多接合太陽電池構造を用いれば、センサを十分駆動可能な高電圧が得られることを実証した。またガラス基板に加えて、フレキシブルなフィルム上への形成に成功した。フレキシブル多接合アモルファスシリコン太陽電池を用いれば、mmサイズの小さなものから、数mサイズのものまで、用途に応じて大きなフィルムから切り出すことが可能である。