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2011年07月11日

太陽電池 ソーラーパネルの種類

光吸収層の材料、および素子の形態などにより、多くの種類に分類されています。 それぞれ異なる特徴を持ち、用途に応じて使い分けられています。

シリコン系
シリコンを用いる太陽電池は、材料の性質の観点から、結晶シリコンとアモルファスシリコンに分類することができます。そして、その形態から、薄膜型や多接合型なども分別することができます。その形式や性能は、非常に多様で、複数の型を複合させたものも実用化されています。
太陽電池に用いられるシリコンの純度、格子欠陥は、集積回路用に比べて基準がゆるく、太陽電池の生産量が増加するに従い、ソーラーグレードのシリコン材料の供給が望まれています。シリコンの高純度化には、真空中で電子ビームを照射して、シリコン中の不純物の気化精製、凝固精製して、不純物を除去する事によって、純度を高めるプロセスも開発されています。

化合物系
シャープが開発した3層の結晶構造がほぼ一致するように原材料の元素を掛け合わせ、さらに層の間に緩衝材を入れて、層のひずみを解消。インジウムを使っているので、コストが高く、用途は宇宙用に限られています。

有機系
上記のシリコンや無機化合物材料を用いた太陽電池に対して、光吸収層(光電変換層)に有機化合物を使用した太陽電池も開発されています。製法が簡便で生産コストが低く、着色性や柔軟性などを持たせられるなどの特長があります。変換効率や寿命に課題がありますが、実用化されれば将来の市場で大きなインパクトが期待されるため、開発が競われています。

量子ドット型
使用する材料がまだ特定されていない太陽電池として、量子効果を用いた太陽電池が検討されていて、第三世代型太陽電池とも呼ばれています。p-i-n構造を有する太陽電池のi層中に大きさが数nm〜数10nm程度の量子ドット構造を規則的に並べた構造などが提案されています。この量子ドットの間隔を調整することで、基の半導体(シリコンやGaAsなど)の禁制帯中に複数のミニバンドを形成でき、これにより、単接合の太陽電池であっても、異なる波長の光をそれぞれ効率よく電力に変換することが可能になり、変換効率の理論限界は60%以上に拡大。現在の一般的な半導体プロセスよりもさらに微細な加工プロセスの開発が必要で、米国などで開発が進められています。



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