有機コーティングでより多くの太陽エネルギーを活用する新しい研究

Tokyo研究者たちは特別な有機コーティングを使用して、太陽電池の効率を向上させる方法を見つけました。シリコンとペロブスカイトを組み合わせた太陽電池の性能を向上させており、これによりより効率的で安価なソーラーパネルが実現できるかもしれません。

太陽電池では、光が半導体に当たって電子を叩き出し、正の電荷を持つホールが生成されます。これらの電荷は電流として集められます。タンデムセルは、異なる2種類の半導体を利用して、より広範囲の太陽光を捉え、効率を向上させています。主な組み合わせはシリコンで、赤色および近赤外線を捉えることができ、ペロブスカイトは可視光をよく捉えます。

ポイント:

• チョクラルスキー法で製造される標準的なシリコンウェハは、価格が安いものの表面に微細なテクスチャが存在します。
• 微細テクスチャのあるウェハは光取り込みが優れているものの、ペロブスカイトと組み合わせると欠陥を引き起こす可能性があります。
• CF3-TEAを用いた新しい有機コーティングにより、欠陥を修正し、電子特性が向上します。
• このコーティングを使用したタンデム太陽電池で、効率はほぼ31%に達しました。

新しい研究では、チョクラルスキー法で製造された安価なシリコンウェハーを利用しています。これらのウェハーには小さなピラミッド状の構造があり、光の反射を抑えることで光をよく吸収します。通常は、より高価で研磨されたシリコンウェハーがペロブスカイト/シリコンシステムに使用されます。

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これらの微細構造表面には課題があります。ペロブスカイトで覆われると、効率と安定性を低下させる欠陥が生じることがあります。これらの欠陥は電子の移動を妨げ、光を発しないエネルギー損失の原因となります。

教授のカイ・ヤオ率いる研究チームは解決策を見つけ出しました。彼らはスプレーコーティング技法を用いて、特殊な化学物質であるCF3-TEAを適用します。この方法により、細かく不均一な表面にも均一な層が形成されます。このCF3-TEAコーティングの優れた特性により、表面の欠陥が引き起こす問題が大幅に軽減されます。

コーティングにより電子の損失が減少し、電子を捕獲する層への電子移動がより効率的になります。このの変更により、ペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池は31%近くの効率を達成し、時間が経っても安定性を保つことが可能になりました。

この新しい進展は、効率を落とすことなく安価なシリコンウエハーを使用できるようになるため、非常に興味深いものです。低コストの材料で高効率と安定性を維持できることは、再生可能エネルギーの大きな前進となる可能性があります。これにより、太陽光発電がより利用しやすくなり、世界中での普及が進むかもしれません。