太陽電池 アモルファスシリコンの光劣化

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太陽電池

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2017/05/06 02:23 UTC 版)

アモルファスシリコンの光劣化

アモルファスシリコンは強いの照射によってシリコンダングリングボンドが増加し、導電率が劣化する性質を持つ。これはステブラー・ロンスキー(Staebler-Wronski)効果と呼ばれ、欠陥密度の増加によって素子内でのキャリアの移動を阻害し、太陽電池の性能の劣化を招く。これに対しては、下記のような対策が取られる。

  • アモルファスシリコンの製膜工程を改良し、関連する不純物(水素、窒素など)の含有量を最適化する
  • 光閉じ込めを利用して膜厚を薄くする。これによって空乏層内の電場が大きくなり、キャリアの移動が阻害されにくくなる。
  • 多接合化して光の利用効率を高めると共に、個々の空乏層を薄くする。
  • 紫外線が特に問題になる場合は、モジュールの保護層(ガラスやEVA樹脂)で遮断する。

こうした対策技術の開発により、現在は屋外用にも長寿命のものが実用化されている。

なお、光照射によって増加した欠陥密度は、光照射が続くと飽和する。また、熱が加わることで時間と共に減少する[42]。一般に屋外用の製品においては、使用開始時に性能が数% - 10数%程度低下する現象(初期劣化)が見られるが、その後は安定する。またカタログ性能値には初期劣化後の値が用いられる。

薄膜太陽電池

従来の太陽電池が単結晶、多結晶、あるいはシリコンや化合物系半導体を問わずインゴットからワイヤソー等で切り出していたため、材料の無駄が少なくなかった。そのため、毛細管現象を利用して坩堝から帯状のシリコンを引き上げたりアモルファス半導体やCIS系半導体等の薄膜太陽電池の開発が行われてきた。近年では基板上に結晶を成長させて剥がす方法も実用化の域に達しつつある。従来は変換効率において従来の製法による物と比較して劣るものが少なくなかったが、近年はプロセスの改良により改善されつつある。

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