| 研究課題/領域番号 |
19H00773
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
小長井 誠 東京都市大学, 付置研究所, 教授 (40111653)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2020年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2019年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
IoT機器に用いられるセンサーなどの自立電源として、動作電圧3以上の高電圧・両面受光５接合シリコン薄膜太陽電池を開発する。本研究の特徴は、従来、太陽電池の高電圧化のために用いられている集積化による配線を行うことなく、多接合構造によってIoT機器を動作させるに十分な電圧を得ることにある。また、多接合セルの各光吸収層を実現可能な範囲の厚さまで狭くするため、両面受光構造を採用するとともに、裏面からの光導入構造を考案する。さらにグラフェンをはく離のための中間層に用いたフレキシブルな高電圧シリコン薄膜太陽電池の形成技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
IoTデバイス向けの独立電源として、低照度でも動作可能な両面受光・多接合アモルファスSi太陽電池を開発した。プラズマCVD法によるi層膜厚やバンドギャップの最適化、ドープ層への微結晶相の導入、種々の漏れ電流の抑制技術開発などにより、6接合太陽電池で、1000 lxの照射下で4.56V、100 lxという超低照度下でも3.91Vの開放電圧を得た。また、ガラス基板に加えて、ポリイミドフィルム上へのフレキシブル多接合太陽電池の作製に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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