2015 Fiscal Year Annual Research Report
ペロブスカイト・シリコンハイブリッド超高効率タンデム太陽電池の実現
| Project/Area Number |
26709075
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
宮島 晋介 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (90422526)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 太陽電池 / シリコン / ペロブスカイト |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
交付申請書に記載の2年目の計画では、超高効率なペロブスカイト太陽電池作製環境の構築に重点を置いている。これまでに、高品質なペロブスカイト膜の作製には成功しているが、太陽電池の特性はまだ低い。進捗状況の欄で説明する理由により、太陽電池での評価が出来ない事態が生じたため、3年目に行う予定であったタンデム太陽電池のシミュレーションを前倒しで行うこととした。
シミュレーションについては、初年度に構築したモデルを用いて、ペロブスカイト・シリコンハイブリッドタンデム太陽電池の検討を行った。2つの太陽電池の接合部となるトンネル接合層の検討を行い、薄膜シリコン系タンデム太陽電池に用いられてきたシリコン系のトンネル接合層が有望であることを明らかにした。また、このモデルを用いることにより、2つの太陽電池の電流マッチングの検討を行い、最適なペロブスカイト膜厚を明らかにした。
また、太陽電池の作製については、蒸着法によるペロブスカイト膜の最適化を進めた。光導電率測定とそのシミュレーション結果の比較から膜中欠陥密度を推定し、それを基に太陽電池特性を推測した。その結果、現在の膜を用いて10%以上の変換効率が期待できることを明らかにしている。しかし、他グループからは15%以上の変換効率が報告されているため、更なるペロブスカイト膜の最適化が必要である。これは3年目の前半に行う予定である。また、新たな金属酸化物系p型正孔輸送層の開発を行ない、良好な電気的特性を得ている。
さらに、フラットな結晶シリコン太陽電池の光閉じ込め技術として、金属粒子を用いた光閉じ込め技術の検討を行った。RCWA法による光学シミュレーションを行い、金属ナノ粒子のサイズおよび形状の最適化を行った。現在までに、裏面光閉じ込め構造の設計をほぼ終了している。最適な金属ナノ粒子のサイズは数百 nm程度である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2015年度の前半にペロブスカイト膜の作製を行うための蒸着装置のポンプが故障し、その復旧に時間を要する事態が発生した。そのため、ペロブスカイト太陽電池の最適化に遅れが生じる結果となった。ただし、実験が出来ない期間を利用して、3年目に予定していたタンデム太陽電池のシミュレーションによる検討を前倒しで行うことにより、計画からの遅れを最小限に留めた。
ポンプの復旧後に製膜条件等が変化し、その最適化にも若干の時間を要したものの、2015年度中に概ね膜レベルでの最適化は完了した。3年目の前半に太陽電池の最適化を行い、遅れを取り戻す予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2年目は装置トラブルにより、若干の遅れが生じたが、3年目の実施項目の前倒しにより、遅れを最小限に留めることができている。3年目は、2年目に完了する予定であった超高効率ペロブスカイト太陽電池の作製を前半に行い、後半にタンデム太陽電池の作製を行う。すでにシリコン系トンネル接合層の形成技術を確立済みであるため、ペロブスカイト太陽電池の最適化が完了次第、タンデム太陽電池の作製に移行できる予定である。また、より精密なデバイスシミュレーションを並行して行い、実験にフィードバックを行い、高効率化を実現する予定である。
|
Research Products
(3 results)
