ペロブスカイトタンデムセルのエネルギー変換効率が25.2%に

シリコンと肩を並べるエネルギー変換効率のペロブスカイト太陽電池は低コストシリコン代替材料の有力候補となった。一方で二つの材料を組合わせた高効率タンデムセルの開発も進められている。

 

スイス連邦工科大学ローザンヌ校の研究チームは、ペロブスカイトとシリコン太陽電池を組み合わせたタンデムセルは、採算性のあるコストで30%を超える電力変換効率を達成する有望な候補と考えている。

これまでモノリシック2端子ペロブスカイト/シリコンタンデムデバイスは、ペロブスカイト製造プロセスに適合するように、前面で研磨されたシリコンボトムセル構造であった。しかしこの構造は生産コスト、反射損失で太陽光吸収が不完全であった。

研究チームはこの問題に取り組むために、テクスチャ加工された単結晶シリコンのマイクロピラミッド表面に、複数の化合物の成長が可能なトップセル成長法を開発した(Sahli et al., Nature Materials online June, 2018)。下の写真(上段)はマイクロピラミッドのSEMイメージ、下段は高分解能SEMイメージ。

 

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Credit: Nature Materials

評価実験で、シリコンヘテロ接合セルおよびナノ結晶シリコン再結合接合タンデムセルは、25.2%の定常状態エネルギー変換効率を達成した。新しいタンデムセルは、シリコンピラミッド構造で19.5 mA cm-2の電流密度を記録して、30%モノリシックペロブスカイト/シリコンタンデムデバイスの実現に近づいた。

 

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