積層型太陽電池で世界最高の変換効率33.66％、シャープが達成

シャープが化合物2接合型太陽電池モジュールとシリコン太陽電池モジュールを組み合わせた積層型太陽電池モジュールで、世界最高の変換効率33.66％を達成した。

[スマートジャパン]

　シャープは2023年10月27日、NEDOの「移動体用太陽電池の研究開発プロジェクト」において、化合物2接合型太陽電池モジュールとシリコン太陽電池モジュールを組み合わせた積層型太陽電池モジュールで、世界最高の変換効率33.66％を達成したと発表した。

開発した積層型太陽電池モジュールの写真　出典：シャープ

　今回開発した太陽電池モジュールは、化合物2接合型太陽電池セルをトップ層に、シリコン太陽電池セルをボトム層に配置した新構造を採用。モジュール面積775cm2と実用サイズで変換効率33.66％を達成しており、最大出力は31.51W。

　シャープがこれまでに開発していたモジュールでは、ベースとなるセルについてインジウム・ガリウム・ヒ素をボトム層とする3つの光吸収層を積み上げる化合物3接合型太陽電池セルを採用していたが、今回はインジウム・ガリウム・リンおよびガリウム・ヒ素の化合物2接合型セルをトップ層に、シリコンセルをボトム層に配置した。

開発した積層型太陽電池モジュールの構造イメージ　出典：シャープ

　トップ層の化合物2接合型セルには、薄層でも高効率化でき、ボトム層への光透過率を向上させる工夫が施されており、さまざまな波長の光を効率的にエネルギー変換することが可能になったという。また、化合物2接合型セルの厚さは、従来の化合物3接合型セルから3分の1以下に薄層化できるため、材料コストの低減が期待できるとしている。

　シャープでは、こうした積層型太陽電池モジュールを航空・自動車分野向けに開発を進めてきた。化合物3接合型太陽電池セルにおいて、2013年4月に小サイズ（面積1.047cm2）で37.9％の変換効率を達成しており、2022年にはセルを薄いフィルムで挟んだ構造に変更し、セルの平均変換効率の向上とセル充填率の改善を図ることで、軽量・フレキシブルな実用サイズのモジュール（面積965cm2）での変換効率32.65％を達成している。今回開発したモジュールはこうした同社のこれまでの成果を上回る変換効率となった。

　同社では今後も、電気自動車や宇宙・航空分野などの移動体への搭載に向けて、引き続き太陽電池モジュールの高効率化および低コスト化に関する研究開発を進める方針だ。