80年前の理論を超える革新: 薄膜太陽電池の効率向上達成

Tokyoスウォンジー大学とオーボ・アカデミー大学の物理学者たちは、太陽光技術において重要な進展を遂げました。彼らは薄膜型太陽電池を向上させる新しいモデルを開発しました。これまで80年間、「ショックリーのダイオード方程式」によって太陽電池内の電流の動きが定義されていましたが、この新しい研究によりその理解が変わることになります。

新しいモデルが重要である理由は以下の通りです：

• 薄膜太陽電池の効率を向上させます。
• 電荷収集と損失についての理解を深めます。
• 以前のモデルでは見逃されていた「注入キャリア」の影響を捉えます。
• 低移動度半導体に特化しています。

薄膜型太陽電池は柔軟で低コストの材料から作られていますが、これらの材料は以前は効率があまり良くありませんでした。しかし、新しい研究では、光の取り込みとエネルギー損失の最小化のバランスを取ることで、効率を向上させる方法を示しています。

フィンランドのオーボ・アカデミー大学のオスカー・サンドバーグ博士は、彼らの研究が低移動度の太陽電池における電荷収集と電力変換のしくみに関する重要な洞察を提供することを述べました。以前のモデルでは、接点からくる「注入キャリア」を考慮しておらず、これが再結合や効率に影響を与えることがわかりました。

スウォンジー大学のアードラン・アーミン准教授は、従来のモデルが多くの要素を見落としていたことを指摘しました。新しいモデルは、キャリアの注入とそれに伴うフォトジェネレーションされた電荷との再結合を考慮した新しいダイオード方程式を追加することでこの問題を解決します。

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サンドバーグ博士は、通常のシリコン製太陽光パネルでは厚みがあるため、再結合は大きな問題ではないと述べています。一方、薄膜太陽光パネル、特に有機系のものでは、再結合が起こりやすい界面が多く存在します。

アーミン准教授は、薄膜セルはバルクに比べて表面積が大きいと説明しました。これにより、シリコンセルよりも再結合の問題が多く発生します。

この新しいモデルは、より優れた薄膜太陽電池や光検出器を作成するのに役立ちます。既存のデバイスを改良し、材料の特性をテストすることができます。このモデルはまた、デバイスの性能を向上させるために機械を訓練することにも貢献します。

この進歩は新しい薄膜太陽電池の開発において重要な進展です。これにより、効率の向上とパフォーマンスの改善が期待できます。