Energy yield modeling of novel tandem solar cells

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04972
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 太野垣 健 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 (80422327)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 太陽電池 / タンデム太陽電池 / エネルギー性能

Outline of Annual Research Achievements

タンデム構造太陽電池は、標準試験条件においては高い発電性能を示すが、屋外での発電電力量（エネルギー性能）が明らかでない。本研究では、新型のタンデム構造太陽電池についてエネルギー性能を推計する理論モデルを構築し、屋外実用条件におけるタンデム構造太陽電池の発電電力量を明らかにすることが目的である。実験室における標準試験条件でのパワー性能と屋外における発電電力量を接続するための学術的な基盤を構築し、開発中の新型タンデム構造太陽電池に対してもエネルギー性能を予測できるような理論的モデルを開発する。これによって、屋外での発電量を実際に測定する以前に、様々な屋外環境に設置した際に得られる発電電力量を推計する方法を開拓する。本研究では、理論・計算機シミュレーション・実験によるアプローチを融合し、新型タンデム構造太陽電池における発電電力量を定量的に算出する手法の開発を進めた。
本年度は、屋外実用条件における発電量の計測について実験的検討を進めた。タンデム太陽電池デバイスの最大電力点を追跡し、発電量を連続計測するために、制御装置および計測装置の整備を進めた。また、屋外実用条件における発電電力量に重要であるデバイス温度の計測について実験的検討を進めた。さらに、タンデム太陽電池を構成する単接合サブセル太陽電池について、屋外での発電量の予備的計測試験を実施した。最大出力制御における問題点を見出し、その課題を解決するために計測制御ソフトなど計測装置の改善を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

屋外発電電力量について実験的検討を行うため、計測制御装置、データ記録装置、環境因子（温度）計測の準備が整った。理論モデルと屋外計測実験データの比較を行う準備が整った。

Strategy for Future Research Activity

タンデム太陽電池の屋外発電性能を計測する準備が整ったので、今後これを利用して屋外発電量の計測を実施し、理論的モデルの結果と比較して、屋外発電性能・エネルギー性能評価モデルの構築を進める。これにより、標準試験条件と屋外条件における発電性能を接続するための知見の構築を目指して研究を展開していく。

Causes of Carryover

当該年度に予定していた研究成果報告（国際会議）のための旅費の使用機会が少なくなり、次年度使用額が生じた。当該助成金は、次年度以降の研究成果発表に使用する。