レアメタルフリー無機化合物薄膜太陽電池の非真空作製法に関する研究
超低コスト製造プロセス開発に向けたレアメタルフリー無機化合物薄膜太陽電池の非真空作製法を駆使する事により、プロセスと材料の両面で現行の太陽電池を大転換する新技術を開発する研究です。CZTS太陽電池では最高レベルの10％を超える変換効率の達成を目指した超低コスト太陽光発電を実現できると考えられます。
| 研究機関・所属 | 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター |
|---|---|
| 氏名・職名 | 池田 茂 准教授 |
| 研究テーマ名 | 超低コスト製造プロセス開発に向けたレアメタルフリー無機化合物薄膜太陽電池の非真空作製法に関する研究 |
| 応用想定分野 | 屋外使用の太陽電池 |
技術紹介
近年、商用電力コストよりも低コストに発電できる丈夫な太陽電池を、元素戦略に基づき、かつ、安全面で問題無い材料を用いて、簡便なプロセスで実現することが望まれています。
このような将来の太陽光発電に求められる要請を満足する新たな化合物薄膜太陽電池の材料およびプロセスを研究開発しています。
レアメタル（インジウム）を含まないCu2ZnSn(Se,S)4(CZTS)化合物からなる光吸収層の電析による作製、従来スパッタ（真空プロセス）で製膜されるZnO透明電極（TCO）の常圧CVDによる製膜、これらの新技術を組み合わせた、「オール非真空プロセス」化合物薄膜太陽電池の開発に取り組み、CZTS太陽電池では最高レベルである10％を超える変換効率の達成を目指しています。
【図の説明】 超低コスト太陽電池の構造
技術の特徴
- （１）
- 研究中の無機薄膜太陽電池の構成は、ガラス基板（研究終了後はガラスレス）＋裏面電極＋Cu2ZnSn(Se,S)4光吸収層＋バッファ（n型）層＋ZnO透明電極（Zn-TCO）から成り立っている。この太陽電池を低コスト化する要素技術として、常圧CVDによるZn-TCOと電析によるCZTS光吸収層はオール非真空プロセスより作製し、また光吸収層とTCOはレアメタル(In)フリーにする技術を取り入れたことが技術の特徴になります。
- （２）
- 特に、2 μmのCZTS光吸収層の作製に電析を取り入れたことが、技術の特徴になっています。
従来技術との比較
特許出願状況
未出願
研究者からのメッセージ
本研究が達成されれば、従来の真空プロセスとインジウムを用いるCIGS太陽電池に比べて、簡便なプロセスとレアメタルを含まない化合物薄膜による低コストな太陽電池を作製できます。
参考：
- 松村研究室 大阪大学太陽エネルギー化学研究センター
- http://www.rcsec.osaka-u.ac.jp/research.html
発表論文：
- １．
- Potentiostatic Electrodeposition of Cuprous Oxide Thin Films for Photovoltaic Applications
Electrochim. Acta , accepted for publication (DOI: 10.1016/j.electacta.2011.02.075)
W. Septina, S. Ikeda, M. A. Khan, T. Hirai, T. Harada, Michio Matsumura - ２．
- Fabrication of CuInS2 Films from Electrodeposited Cu/In Bilayers: Effects of Preheat Treatment on Their Structural, Electrochemical and Solar Cell Properties
Phys. Chem. Chem. Phys, in press (DOI:10.1039/C0CP02204G)
S. M. Lee, S. Ikeda, T. Yagi, T. Harada, A. Ennaoui, M. Matsumura - ３．
- A Superstrate Solar Cell Based on In2(Se,S)3 and CuIn(Se,S)2 Thin Films Fabricated by Electrodeposition Combined with Annealing
Sol. Energy Mater. Sol. Cells, in press (DOI:10.1016/j.solmat.2010.11.006)
S. Ikeda, R. Kamai, S. M. Lee, T. Yagi, T. Harada, M. Matsumura - ４．
- Electrochemical Method for Slicing Si Blocks into Wafers Using Platinum Wire Electrodes
Sol. Energy. Mater. Sol. Cells, 95, 716-720 (2011)
C.-L. Lee, Y. Kanda, S. Ikeda, M. Matsumura - ５．
- 5. Photoreduction of Water Using Modified CuInS2 Electrodes
ChemSusChem, 4, 262-268 (2011)
S. Ikeda, T. Nakamura, S. M. Lee, T. Yagi, T. Harada, T. Minegishi, M. Matsumura
