パナソニック エコソリューションズ社は4月10日、研究レベルの面積が143.7cm2のHIT太陽電池でセル変換効率25.6%を達成したと発表した。

面積100cm2以上の実用サイズのシリコン系太陽電池におけるセル変換効率の最高値は、同社が2013年2月に発表した24.7%(面積:101.8cm2)だった。今回、これを0.9ポイント更新し、実用サイズにおいて、初めて25%を突破した。また、小面積も含めたセル変換効率の最高値は25.0%(面積:4cm2)だが、この過去最高値も0.6ポイント上回った。

今回の成果は、独自の太陽光発電システム「HIT」シリーズの特徴である高い変換効率と、優れた高温特性を実現する現行のヘテロ接合技術をさらに進化させたことに加え、太陽光をより有効活用できるバックコンタクト型を採用することで実現したという。

「HIT」の特徴は、発電層である単結晶シリコン基板表面に高品質のアモルファスシリコン(a-Si)層を積層することにより、光により発生した電気の素であるキャリア(電荷)の再結合損失を低減できることにある。今回、単結晶基板上に、高品質なアモルファスシリコン膜を基板表面へのダメージを抑制しながら形成する技術を駆使することで、高い開放電圧(Voc)と高温下でも高い変換効率を維持できる温度係数-0.25%/℃を実現した。

また、太陽電池セルの電流増加のためには、セル表面に到達した太陽光を、可能な限り損失なく発電層である単結晶シリコン基板に導く必要がある。そこで、電極を裏面側に配置したバックコンタクト型とすることで、より効率よく太陽光を基板に導くことが可能となった。この結果、短絡電流密度(Jsc)を41.8mA/cm2と、従来の39.5mA/cm2(変換効率24.7%セルの場合)に比べ向上することができた。

さらに、太陽電池セルでは、発電した電流を表面のグリッド電極に集め、外部に取り出す。従来、受光面側にあるグリッド電極は、太陽光の遮光を減らすための細線化と電気抵抗損失低減の兼ね合いで最適化されていたが、今回、電極を裏面側に配置することで、電流がグリッド電極中を流れる際の抵抗損失を低減させることに成功した。この他、アモルファスシリコン層における抵抗損失なども改善することで、実用サイズにもかかわらず高い曲線因子(FF)0.827を達成した。

今後も、さらなる高効率化、低コスト化、省資源化を目指した技術開発、量産化に取り組んでいくとコメントしている。

セル変換効率25.6%を達成したHIT太陽電池の構造