A proof-of-concept study of heat recovery solar cell

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04523
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kamide Kenji 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (50454062)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 熱回収型太陽電池 / 太陽光熱電ハイブリッド / 原理実証 / 設計理論

Outline of Final Research Achievements

This research project aims to demonstrate the principle of a new concept of solar cell, "heat recovery solar cell," which can recover a part of the waste heat for the higher efficeincy by incorpolating thermoelectric effect in photovoltaics. In this project, we focused on a series 2-terminal PVTE hybrid device that combines photovoltaic (PV) and thermoelectric (TE) power generation, and established a reliable design theory through prototyping and verification experiments of the verification device. Based on the design theory obtained in this project, research and development for practical application of PVTE hybrid devices is expected in future.

Free Research Field

物性理論、太陽光発電、光電子デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

太陽光発電(PV)における排熱は太陽電池を温め効率を低下させる。温度当たりの効率減少を示す出力温度係数はどのＰＶモジュールにも表示されており、より小さな負の係数が推奨される。熱電(TE)との組み合わせにより温度特性を向上し発電効率を高めるPVTEハイブリッド発電は有望であるがそのメリットが示されていない。その理由としてハイブリッド発電の設計論が確立されていなかったことがあり、本課題研究はこの点を解決した意義は大きい。市販されているTE素子を使用してハイブリッド素子が正の温度特性を得るための設計条件を示したことにより、本研究は原理実証段階から実用化に向けた開発段階へと前進した。