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太陽電池 書籍

No.1534

 
☆低コスト、長寿命化・発電効率向上…数ある課題を乗り越え、さらなる高機能を実現する技術とは?
☆EVA封止、コーティング型バックシートなどでの先端メーカー・最新技術を押さえた本書!

高効率・低コスト化を中心とした

太陽電池 革新的技術全集  2009版

〜各種太陽電池の変換効率向上、材料・加工・プロセス革新、耐候性向上〜

The Complete Works of solar cell technology/2009 version

発刊 2009年9月30日  体裁:B5判 上製本 691頁  定価 90,000円(税抜)

【書評】

(株) カネカ 常務理事 RD推進部イノベーション企画部長
大阪大学ナノサイエンスデザイン教育研究センター特任教授 工学博士
太和田 善久

 本書「太陽電池 革新的技術全集 2009版」は序章と第3章で最近の第三世代太陽電池の研究開発動向が述べられているが、実用化されているSi系太陽電池、CIGS、集光型太陽電池、それに実用化離陸直前の色素増感太陽電池や有機系太陽電池に関連する技術の紹介が中心である。 これらをアカデミア、素材メーカー、フィルム加工メーカー、セルを作製するためのテキスチャーエッチング、メタルペースト、インク、成膜装置、等の多彩な分野の専門家が分担して執筆していて、実用書に近い書籍である。

 特に第1章のSi系太陽電池に関しては、汎用の多結晶Si、薄膜Siと単結晶Siをヘテロ接合して特長ある性能のHITや薄膜Siに加えて球状Siまでが紹介されている。本章ではSi系太陽電池をベースに信頼性の評価方法の考察、原料の高純度Siの製造技術、Siセルの性能上重要なドライ/ウェットのテキスチャーエッチング、パシベーション、反射防止膜、さらに電極やグリッド用のAgペーストが材料と電極形成法まで紹介されているので実務的にも役に立つ。太陽電池はGrid Parityの時代になり、従来から重要視されていた変換効率に加えて、モジュールを長寿命にする研究が注目されるようになっているが、モジュールの寿命を支配している封止材料やバックシートについてもいろいろな材料が提案されていて興味ある内容となっている。

 続いての第2章は、日本で大規模な生産が開始されるCIGS(SICを含む)太陽電池についてはセルからモジュールまでの製法が紹介されていて、今後の開発動向を理解するのに有用である。

 また、第3章の集光型太陽電池は日本ではあまり利用されていないが、砂漠や乾燥地帯での発電で有利になることが期待されている太陽電池である。太陽電池としてはV-X族半導体が使われるが、多接合化することで40%に近い変換効率が得られている。コストの高いことが問題であるが、これを集光型に利用することで使用するセルの面積を減らし、さらにトラッキングすることで日射量を増やして発電コストをさげることができる。ポイントとなる集光するためのフェレネルレンズについては詳しく述べられている。最近第3世代の太陽電池として量子ドット、中間バンド、1個の光子から複数の電子。正孔対を作り電流を増幅させるマルチエキシトンという概念が注目されているが、これらの最新技術も紹介されているので、将来動向に関心のある読者にも役に立つと思う。

 第4章の有機系太陽電池は、耐久性に多くの課題が残されていて、当面民生用を主体とした利用が進められる太陽電池であるが、これらの色素増感太陽電池や有機系太陽電池の最近の研究が紹介されている。

 次の第5章では、太陽光発電システムの設計事例が紹介されているので、最近注目されているスマートグリッドを理解するのに役に立つと思われる。

 最終の第6章では、セルの分析技術と太陽電池性能評価と信頼性評価技術が紹介されているが、分析技術については前の章で取り上げているそれぞれの太陽電池と関連つけて参考にされたい。

 章編成の位置関係上、流して読み難い面もあるが、読者の関心のある技術を抽出して読めば役に立つと思う。太陽電池に関連する仕事をしている組織に1冊は置いておきたい書籍である。

■ 本書のポイント

太陽電池のビジネスチャンスをいかに捉えるか!
どの種類のどの太陽電池に参入するのがベターか?

膨大なPV関連技術の中から、各分野の選りすぐりの先進技術のみを凝縮した、
代えの利かない本書!

★Si系太陽電池技術

  セルの低コスト化/モジュール不具合防止/バックシート・封止部材と設計・加工/耐紫外線等耐候性向上…


 ◎セル技術:低コストHIT/シースルー・球状Siモジュール/多結晶Si均一テクスチャ形成/微結晶タンデム化

 ◎モジュール化技術:建材一体化/寿命評価/不具合対策/薄膜結晶モジュール/耐候性試験・評価・電極劣化防止

 ◎加工製法:高アスペクト比電極形成・パターニング/ナノテクノロジーセル表面加工/水素パッシベーション製膜

 ◎モジュール部材:ガラス材/バック・フロントシート開発・構成/EVA封止/銀ペースト最適調整/はんだ材…他

★次世代太陽電池とモジュール技術

  有機太陽電池のタンデム化・表面処理/有機太陽電池の印刷プロセス/セルの最適・構造と高効率化、 CIGS・CIS系の新規材料・印刷・微分インク化・モジュール設計 /VーX族系超効率化合物太陽電池/集光式太陽電池/有機薄膜・色素増感太陽電池のセル開発と新規材料/モジュール・システム部材/太陽光発電システム用リチウムイオン蓄電池・・・

 ◎CIGS・CIS:フレキシブル化と採用基板/新規印刷プロセス/品質管理/CISモジュール・界面評価分析

 ◎超効率化合物:集光セル開発/集光システム設計/フレネルレンズ成形/量子ドット半導体・材料設計/低コスト化

 ◎有機薄膜系:新規ドナー材/高純度化/塗布型低分子系/アプリケーションと植物工場/有機・無機ハイブリット化

 ◎色素増感系:バックコンタクト電極設計/両面採光型モジュール/タンデム・表面加工/野外暴露試験/高効率化

 ◎モジュール部材:系統連系課題・システム評価/パワーコンディショナ/Ni水素・Li二次電池の蓄電池化…他

■ 執筆者
豊田工業大学
三洋電機(株)
三菱重工業(株)
ショット日本(株)
京セミ(株)
京セミ(株)
サンテックパワージャパン(株)
(株)トクヤマ
三菱電機(株)
成蹊大学
大阪大学
和光純薬工業(株)
旭硝子(株)
スペクトラ・フィジックス(株)
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
Fraunhofer IWS
ドレスデン工科大学
三菱マテリアル(株)
クックソン・エレクトロニクス(株)
(株)ムラカミ
(地独)大阪市立工業研究所
Merck KGaA
メルク(株)
キヤノン(株)
サンビック(株)
アルケマ(株)
電気化学工業(株)
リンテック(株)
(株)クレハ
ケミトックス (株)
青山学院大学
鹿児島大学
龍谷大学
東京理科大学
(株)ホンダソルテック
山口 真史
重松 正人
高塚 汎
酒井 茂
稲川 郁夫
菊地 宏之
黒田 弘道
阪井 純也
西本 陽一郎
齋藤 洋司
松村 道雄
林田 一良
尾山 卓司
高橋 伴明
Ines DANI
Elena LOPEZ
Birte DRESLER
Dorit LINASCHKE
Matthias LEISTNER
Gerrit MADER
Patrick GRABAU
Wulf GRAHLERT
stefan KASKEL
植杉 隆ニ
望月 昭宏
増利 賢治
中許 昌美
Werner Stockum
斉藤 則夫
金井 正博
瀬川 正志
松永 昌之
中島 康次
歌川 哲之
鈴木 啓一郎
望月 三也
中田 時夫
寺田 教男
和田 隆博
杉山 睦
久米 智之
立命館大学
宮崎大学
昭和シェル石油(株)
シャープ(株)
大同メタル工業(株)
大同特殊鋼(株)
東京大学
大阪大学
Nanoco Technologies Ltd.
KISCO(株)
KISCO(株)
東京理科大学
(独)物質・材料研究機構
兵庫県立大学
積水樹脂(株)
京都大学
上原先端科学研究所
三洋電機(株)
東レ(株)
大阪大学
分子科学研究所
三菱化学(株)
(株)日立製作所
(株)日立製作所
(株)ジーエス・ユアサパワーサプライ
東北大学
東北大学
東北大学
NECトーキン(株)
NECトーキン(株)
三菱電機(株)
カワサキプラントシステムズ(株)
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(株) 東レリサーチセンター
(独)産業総合研究所
岐阜大学
峯元 高志
吉野 賢治
櫛屋 勝巳
高本 達也
平松 雅男
荒木 建次
岡田 至崇
橘 泰宏
玉川 惟正
田中 一仁
武田 幸一
荒川 裕則
韓 礼元
伊藤 省吾
湯浅 雅也
吉川 暹
上原 赫
神野 浩
北澤 大輔
福住 俊一
平本 昌宏
山岡 弘明
吉本 尚起
内藤 寛人
北川 朗
高橋 英志
佐藤 議倫
田路 和幸
佐々木 弘志
門澤 秀樹
西尾 直樹
徳田 則昭
飯田 豊
杉江 隆一
鮫島 純一郎
杉山 直之
松村 浩司
松田 景子
加連 明也
泉 由貴子
猪狩 真一
阪本 貞夫
■ 目 次
序章 太陽電池におけるイノベーションと将来動向

太陽電池におけるイノベーションと将来動向

第1章 Si系各種太陽電池における開発

第1節 HIT太陽電池における高性能・薄型化と低コスト化

1. HIT太陽電池の特長
  1.1 HIT太陽電池の構造
  1.2 HIT太陽電池のセル特性
  1.3 HIT太陽電池の製造プロセス
   (1) 省エネルギープロセス

2. HIT太陽電池の高効率化
  2.1 a-Si/c-Siヘテロ接合高品質化
  2.2 光学ロスの低減
  2.3 高性能化技術の量産への導入

3. HIT太陽電池の薄型化
  3.1 ウエハの反り
  3.2 セル特性

第2節 高効率微結晶タンデム太陽電池の開発と大面積・高速製膜技術

1. 高効率微結晶タンデム電池の開発

2. 微結晶シリコン膜製膜技術の開発
  2.1 高速製膜技術の必要性
  2.2 基板温度制御技術

3. 超高周波(VHF)プラズマでの大面積化技術

4. 高効率微結晶タンデム電池の実用化
  4.1 小型研究設備から大型装置での性能検証
  4.2 大型検証装置での微結晶タンデム性能検証
  4.3 微結晶タンデム電池の生産実績
  4.4 微結晶タンデム電池の発電性能

5. まとめ


第3節 多結晶・薄膜型Si太陽電池モジュールの開発と建材化

1. ドイツの太陽光発電 市場開発状況

2. 電気の売買について

3. ショットソーラー概要

4. ショットソーラーのビジネスモデル ソーラー発電のサプライチェーン

5. セルプロセス
 5-1 結晶系
 5-2 薄膜プロセス

6. 各製品・工程における特徴・課題
  6-1 結晶系セル
  6-2 EFG(リボン) 結晶セル
  6-3 モジュール工程
  6-4 薄膜タイプ
  6-5 品質、信頼性

7. ワッカーショットについて
  7-1. 結晶化タイプ
  7-2 EFG技術(特許製造技術)

8. 建材一体型太陽電池(BIPV )
  8-1 シースルータイプ
  8-2 結晶タイプ

9. 太陽熱事業


第4節 3D受光球状太陽電池モジュ−ルの開発

1.球状太陽電池セル「スフェラ−R」

2.球状3Dメリット−3D受光特性

3.3D受光モジュ−ル
  3.1立体ド−ムモジュ−ル
  3.2シ−スル−モジュ−ル
  3.3微小発電向けモジュ−ル


第5節 太陽電池における建築材との一体化技術と発電システムへの提案

1.建材としての変換効率の考え方

2.アプローチ
  2.1 セル効率の改善 〜 プルートテクノロジ
  2.2 太陽電池モジュールの基本性能と建材としての品質確保
  2.3 軽量モジュールの提案(メンブレンソーラー)
  2.4 住宅用光・熱ハイブリッドシステム
  2.5 応用技術 〜 融雪(滑雪)システム

3.おわりに 


第6節 結晶系シリコン太陽電池モジュールの信頼性

1.太陽電池モジュール寿命予測の現状
 1.1 温度加速寿命試験
 1.2 加速劣化試験としての認証試験JIS C8990 (IEC 61215)

2.寿命評価の具体的方法と調査対象モジュール

3.最大出力の低下
 3.1 出力低下率の分布
 3.2 初期出力低下の補正と直線近似の妥当性

4.劣化モード
 4.1 外観不良・ 剥離
 4.2 相関解析

5.劣化メカニズムの解析
 5.1  FFモードの解析
  5.1.1 赤外像観察
  5.1.2 発熱箇所の同定 と断面観察
 5.2  I ・V モード
 5.3  剥離モード・剥離面の分析

6.終章

7.まとめ

第7節 太陽電池用多結晶シリコンの製造方法と課題

1.多結晶シリコンの用途

2. 世界の多結晶シリコン生産能力と増設計画

3. 半導体用シリコン技術の変遷

4. 太陽電池用多結晶シリコン開発の方向性
  4.1 ガス精製法
   4.1.1 三塩化珪素法
    4.1.1.1 Wacker-流動床法
    4.1.1.2 トクヤマ-VLD法
    4.1.1.3 シーメンス法
   4.1.2 モノシラン法
    4.1.2.1 SGS流動床法
    4.1.2.2 JSS法
   4.1.3 四塩化珪素法
  4.2 固体精製法
  4.3 その他の製法での生産・開発

第8節 ウェットエッチングによる結晶系Si太陽電池テクスチャー形成  

1.テクスチャーとは

2.Tex.の分類

3.各種Tex.の形成方法
  3.1アルカリによるTex.形成
   3.1.1ピラミッド構造(ランダムピラミッド)
   3.1.2逆ピラミッド構造
  3.2酸によるTex.形成
   3.2.1混酸Tex.(Isotexture)
   3.2.2ハニカムTex.
   3.2.3ポーラスSi、金属触媒Tex.

4.金属触媒Tex.の量産化プロセス
  4.1マクロポーラス化
  4.2Agイオン濃度依存性
  4.3ポーラスSi層厚依存性
  4.4セルプロセスの最適化

5.まとめ

第9節 欠陥パッシベーション・光閉じ込め技術による高効率化  

1.結晶系太陽電池の欠陥パッシベーション技術
  1.1 表面およびバルク内欠陥の太陽電池特性への影響
  1.2 表面パッシベーション技術
   1.2.1 化学的処理による表面パッシベーション
   1.2.2 膜形成による表面パッシベーション
  1.3 バルクパッシベーション技術
   1.3.1 プラズマ水素化による方法
   1.3.2 水素化シリコン窒化膜形成後熱処理による方法
   1.3.3 水素化処理におけるバイアス印加による水素拡散促進法

2.結晶系太陽電池の光閉じ込め技術
  2.1 反射防止膜による方法
   2.1.1 原理
   2.1.2 シリコン結晶系太陽電池における反射防止膜
  2.2 表面テクスチャー化法
   2.2.1 原理
   2.2.2 アルカリ水溶液エッチングによるテクスチャー化
   2.2.3 酸溶液エッチングによるテクスチャー化

第10節 ウエット触媒プロセスのシリコン太陽電池製造技術への応用  

1.はじめに

2.シリコンの触媒反応の基礎としてのシリコンの化学エッチング

3.異方性エッチングとシリコン表面のテクスチャ化

4.電気化学エッチング

5.金属微粒子触媒を利用したテクスチャ表面の形成

6.触媒ワイヤによるシリコンのスライシング

第11節 Si太陽電池におけるテクスチャー形成用エッチャント開発

1.はじめに

2.SUN−Xシリーズエッチャントの特徴
  2.1均一なピラミッドテクスチャーの形成
   2.1.1 添加剤の探索と開発したエッチング液
   2.1.2 エッチング条件とテクスチャー形状
   2.1.3 テクスチャーの均一性
  2.2 均一テクスチャーの形成メカニズム
  2.3 テクスチャーの均一性と光電変換効率

3.高変換効率への取り組み
  3−1 光電変換効率に影響を与える要因について
  3−2 エッチング量やテクスチャーサイズの影響

4.まとめ

第12節 薄膜Si太陽電池用透明導電ガラス基板

1.太陽電池への期待と市場の可能性

2.Si系薄膜太陽電池の構造とガラス基板に要求される特性

3.透明導電膜の現状
  3.1 透明導電膜の 光学特性
  3.2 電子の散乱機構と移動度の向上
   3.2.1 SnO2:F
   3.2.2 ZnO系透明導電膜

第13節 薄膜系太陽電池製造におけるレーザーと加工技術

1.太陽電池の種類とレーザー加工

2.太陽電池加工に使用されるレーザーの種類
  2.1 レーザーとその発振波長
  2.2 波長変換方式

3.薄膜系太陽電池の加工
  3.1 加工工程

4.加工システム概略
  4.1 レーザーパラメーターと加工スピードの関係
  4.2 多分岐レーザーシステム
  4.3 複数レーザーシステム

5.加工メカニズム
  5.1 加工メカニズム
  5.2 加工閾値とパルス幅、波長
  5.3 パルス、高ピークパワーレーザーの優位性

6.加工事例
  6.1 Spectra-Physics のQスイッチレーザー
  6.2 各種加工事例

7.まとめと課題

第14節 ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA PROCESSES FOR CRYSTALLINE SILICON WAFER PROCESSING

1 INTRODUCTION

2 EXPERIMENTAL
  2.1 Plasma-chemical etching reactor
  2.2 PECVD reactor for silicon nitride deposition
  2.3 In-line FTIR spectroscopy

3 RESULTS
  3.1 Plasma chemical etching of silicon wafers
   3.1.1 Front surface texturisation by APP etching
   3.1.2 Rear surface etching for edge isolation
  3.2 Silicon nitride deposition
   3.2.1 SiH4 precursor
   3.2.2 TMS precursor

4 SUMMARY

第15節 太陽電池電極用導電性Agペーストの開発  

1.はじめに

2.太陽電池 表面電極

3.太陽電池用銀ペースト

4.太陽電池用銀ペーストによる電極形成

5.表面電極の各種形成方法

6.おわりに

第16節 結晶系シリコン太陽電池の非接触(Off contact)製造のための新規インクジェット・インクの開発

1.はじめに

2.技術開発
  2.1 太陽電池用インクジェット印刷のコンセプト
  2.2 nAgインクジェット・インク
  2.3 ドーピング・インク
  2.4 Agパターンのn-およびp-シリコンへの接触抵抗
  2.5 SiNxエッチングインク
  2.6 誘電性インク

3.まとめ       

 

第17節 高アスペクト比を実現する太陽電池電極形成におけるスクリーン印刷  

1.はじめに

2.スクリーン製版
 2−1.最適な高アスペクト比の結果を得るために
  1)スクリーン製版
  2)印刷条件
  3)ペースト特性
  4)太陽電池電極印刷の実情
 2−2.その他太陽電池用スクリーン製版に要求されるポイント 

3.まとめと今後の展望

第18節 ITOナノ粒子のペースト化による太陽電池用透明電極パターン形成

1.はじめに

2.ITOナノ粒子の合成と性状

3.ITOナノ粒子ペーストによる透明電極の形成
  3.1 ITOナノ粒子ペーストの調製
  3.2 ITOナノ粒子ペーストの焼成条件
  3.3 透明電極の性質
  3.4 微細配線パターンの作製

4.まとめ

第19節 太陽電池生産における新規電極作成方法の開発

1,isishapeR を使用した製造プロセス

2,isishape SolarEtchR BES

3,isishape SolarEtchR BRS

4,isishape SolarEtchR SiD

5,isishape SolarResist?

第20節 薄膜太陽電池の電極・反射防止膜作製におけるスパッタ技術と新規ターゲット材の開発  

1.はじめに

2.薄膜太陽電池
  2.1 薄膜シリコン系太陽電池  
  2.2 化合物太陽電池  
  2.3 有機系太陽電池

3.スパッタ成膜

4.おわりに

第21節 太陽電池用EVA封止材とその評価・開発  

1.太陽電池モジュールの構造

2.EVA樹脂に関して
  2−1.EVA樹脂の生産量
  2−2.EVA樹脂の分類

3.結晶系シリコンセルの封止向けEVA封止材について
  3−1. EVA封止材の組成と架橋・接着の原理
  3−2 結晶系シリコン太陽電池モジュールの製造方法
  3−3.太陽電池ラミネーターの条件設定に関して

4.EVA封止材の評価方法

5.EVA封止材の開発動向
  5−1 原理
  5−2 詳細
  5−3 発電量向上に関する実証試験

第22節 フッ素樹脂ベースフィルムの太陽電池フロント・バックシートへの応用  

1.フッ素樹脂材料の特性  
 1.1.フッ素樹脂の特性  
 1.2.ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の特徴  
 1.3.KynarR PVDF

2.PVDF系ポリマーの耐候性  
 2.1.コーティング用Kynar500R による耐候性  
 2.2.水性エマルジョンKynar AquatecRによる耐候性  
 2.3.フィルムとコーティングの比較

3.PVDF系フィルムの太陽電池への応用性  
 3.1.フロントシートへの応用性  
 3.2.バックシートへの応用性

第23節 PVDFベースフィルムの太陽電池バックシートへの応用  

1.「デンカDXフィルム○R」の特徴と用途
  1.1 特徴
  1.2 用途

2.「デンカDXフィルム○R」の特性
  2.1 耐候性
  2.2 実使用例

3.太陽電池バックシートへの適用
  3.1 太陽電池とバックシートの構成
  3.2 耐候性試験
  3.3 ダンプヒート試験
  3.4 UV照射試験
  3.5 連続使用温度(RTI)

第24節 コーティング型バックシート(リプレア)の現状と今後の動向  

1.バックシートの種類と課題
  1.1 バックシートの分類
  1.2 技術的課題と解決

2.バックシートのその他機能
  2.1 封止材との接着性
  2.2 シーリング材との接着性

3.今後の開発動向

第25節 太陽電池用フロントシート・バックシートの開発  

1.プラスチックの耐候性向上

2.防湿性の向上

3.太陽電池への応用

第26節 太陽電池バックシート・封止部材における耐トラッキング性・部分放電電圧規格試験

1.耐トラッキング性試験
  1.1 トラッキング現象
  1.2 耐トラッキング性
  1.3 太陽電池バックシート・封止材料における耐トラッキング性の必要性
  1.4 耐トラッキング性(Comparative Tracking Index, CTI)試験方法
  1.5 傾斜面トラッキング性試験(Inclined Plane Tracking Test)方法

2.部分放電試験
  2.1 部分放電試験(Partial Discharge Test)規格要求
  2.2 部分放電試験の目的
  2.3 部分放電試験の原理
  2.4 部分放電試験手順
  2.5 部分放電計算式

 

第2章 CIGS・CIS系太陽電池における開発動向と課題

第1節 CIGS太陽電池における高効率化の現状と技術動向

1.はじめに

2.小面積セル
  2−1 セル構造と変換効率の現状
  2−2 Cdフリー化
  2−3 省資源化
  2−4 フレキシブル太陽電池

3.大面積モジュールと小面積セルの比較

4.各国企業の動向 5.おわりに

第2節 CIGS系太陽電池の界面・粒界電子構造評価  

1 正・逆光電子分光によるCBD-CdS/CIGS界面バンド接続の評価
 1−1.三段階共蒸着法によるCIGS層表面の評価  
 1−2.CBD-CdS/三段階共蒸着法CIGS界面のバンド接続の評価

2.電子構造面内分布評価(結晶粒界の電子構造評価)


第3節 スクリーン印刷法を用いたCu(In,Ga)Se2薄膜太陽電池の作製  

1.メカノケミカルプロセスによるCIGS粉末の合成

2.CIGS薄膜の作製と評価

3.CIGS太陽電池の作製

4.CIGS太陽電池の透過電子顕微鏡による評価


第4節 CIGS太陽電池作成における新規プロセス技術と新規構成材料の開発  

1 有機金属セレンを用いたCIGS薄膜成長

2 CIGS薄膜へのZn拡散とCIGS−pnホモ接合を用いた太陽電池の作製

3 CIGS薄膜へのZn拡散とCIGS−pnホモ接合を用いた太陽電池の作製

4 Cu(In,Al)Se2(CIAS)の薄膜成長

5 おわりに

第5節 CIGS太陽電池の開発と今後の展望  

1.HondaのCIGS薄膜太陽電池

2.ホンダのCIGS太陽電池開発の歴史

3.CIGS太陽電池製造フロー

4.製品ラインナップ

5. まとめ及び今後の展開善技術

 

第6節 CIS系太陽電池のデバイス設計と窓層による界面制御  

1.デバイスの設計
 1.1 バンド図からの高効率化技術の考察
 1.2 変換効率のボトルネックと達成可能効率の試算

2.窓層による界面制御
 2.1 伝導帯オフセットが太陽電池特性に与える影響
 2.2 実デバイスにおける窓層の影響

3.まとめ

第7節 CIS系太陽電池における高効率化のためのバッファ層形成

1.CIS系太陽電池の構造

2.バッファ層の作製および役割
  2.1 CdS膜の作製および役割
  2.2 高抵抗ZnO膜の作製および役割

3.バッファ層の現状

4.バッファ層の今後

第8節 CIS系薄膜太陽電池のパッケージング技術

1. CIS系薄膜太陽電池のパッケージング技術

2.CIS系薄膜太陽電池モジュールの商品化

 

第3章 超高効率・集光式太陽電池における開発動向と課題

第1節 超高効率型・集光型太陽電池の研究開発動向

1 はじめに

2 宇宙用太陽電池の動向

3 放射線耐性強化のアプローチ

4 高効率多接合太陽電池 0

5 低コスト化を狙った集光型太陽電池

6 V−X族太陽電池の将来展望

7 おわりに

第2節 集光太陽電池の現状と展望

1.はじめに

2.宇宙用太陽電池との違い

3.集光型太陽電池の基本特性

4.集光用3接合太陽電池の設計
  4.1 電極構造の設計
  4.2 セルサイズ依存性

5.集光セル開発の現状と動向

6.更なる高効率化アプローチ

第3節 集光型太陽電池用フレネルレンズおよび追尾機構の開発

1.集光型太陽電池用フレネルレンズ
  1.1 集光光学系の分類
  1.2 集光光学系へ要求される特性
   1.2.1 太陽電池への集光分布の均一化
   1.2.2 優れた信頼性
   1.2.3 低コスト
  1.3 フレネルレンズの高性能化
  1.4 フレネルレンズの評価

2.集光型太陽電池用追尾機構
  2.1 追尾機構の分類
  2.2 追尾機構へ要求される特性
   2.2.1 高精度な太陽追尾
   2.2.2 優れた信頼性
   2.2.3 低コスト

第4節 集光太陽光発電モジュール・システム

1.1 集光太陽光発電・システム
  1.1.1 集光太陽光発電システムの特徴
  1.1.2 集光太陽光発電の原理概要
  1.1.3 集光太陽光発電の構成要素
  1.1.4 要素技術(1) 集光光学系
  1.1.5 要素技術(2) 集光セル
  1.1.6 要素技術(3) 放熱技術
  1.1.7 要素技術(4) 追尾技術
  1.1.8 発電特性

第5節 量子ドット太陽電池の研究開発の現状

1. 量子ドット太陽電池の概要

2.量子ドットタンデム型太陽電池

1.3 中間バンド型太陽電池
  1.3.1 量子ドット超格子を用いた中間バンド型太陽電池
  1.3.2 量子ドット超格子太陽電池の作製技術
  1.3.3 マルチエキシトン生成(MEG)型太陽電池

第6節 半導体量子ドット増感太陽電池の開発

1.半導体量子ドット増感太陽電池の構成材料と特徴
  1.1 半導体量子ドット
  1.2 金属酸化物ナノ結晶膜
  1.3 量子ドット増感金属酸化物半導体膜
   1.3.1 CdS量子ドット増感酸化チタンナノ結晶膜の吸収スペクトル
   1.3.2 CdS量子ドット増感酸化チタンナノ結晶膜の粉末X線回折スペクトル
  1.4 金属酸化物界面バリア層(金属酸化物ナノ結晶膜と導電性ガラス界面)

2.界面電子移動反応速度の観測と反応速度制御
  2.1 CdS量子ドット・TiO2ナノ粒子界面の光誘起電子移動反応
  2.2 導電性ガラス・金属酸化物界面の電子移動反応

3.量子ドット増感太陽電池の性能向上への指針

第7節 量子ドット量産技術 〜太陽電池への応用〜

1.Nanoco社について

2.量子ドットとは

3.太陽電池市場への展開

4.波長変換材料としての量子ドット

5.CISや各種酸化物を用いた印刷によるパネル製造

 

第4章 有機系太陽電池における開発動向と課題

第1節 色素増感太陽電池における高効率化・タンデム化技術

1.はじめに

2.色素増感太陽電池の現在の性能

3.現状の材料を用いた色素増感太陽電池の高効率化

4.高効率化のための研究課題
  4.1.導電性基板
  4.2.半導体光電極
  4.3.色素
  4.4.電解質
  4.5.対極

5.タンデム化による高効率化

第2節 色素増感太陽電池における高効率化技術

1.まえがき

2. 色素増感太陽電池の動作原理と等価回路

3. 高効率化のための要素技術
  3.1 JSC改善技術
  3.2 VOC改善技術
  3.3 FF改善技術
  3.4 セル構造の改善

4. 変換効率の現状と展望

第3節 イオン液体を使用した両面受光型色素増感太陽電池の開発

1. はじめに 

2.結果と考察 

3.結論 

4.実験方法

第4節 樹脂製色素増感太陽電池の開発動向と野外暴露試験

1.積水樹脂が推進する樹脂製DSCについて

2.研究内容
  2.1 耐久性
   2.1.1 温湿度サイクル試験
   2.1.2 光照射試験
   2.1.3 耐湿性試験
  2.2 アプリケーションの試作および野外曝露試験

第5節 薄膜太陽電池の高効率化と材料開発

1. はじめに

2. 有機薄膜太陽電池における素子構造

3.高分子薄膜太陽電池の高効率化

4. 低分子薄膜太陽電池の高効率化

5. 新たな電子輸送層(ETL)の開発

6, 新たな活性層(LAL)の開発

7. 新たなホール輸送層(HTL)の開発

8. 今後の展開

第6節 安定化バルクへテロ型有機薄膜太陽電池

1.はじめに

2.安定化バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池の構成と製法

3.バルクヘテロ接合の化学構造からの理解

4.TiOx層の役割

5.今後の課題と展望

第7節 低分子系有機薄膜太陽電池の可能性展望と高効率化技術

1.はじめに

2.有機薄膜太陽電池の市場性

3.ドナー材料の開発の必要性と現状

4.DBPを新規電子ドナー材料として導入

5.まとめ

第8節 有機薄膜太陽電池向けドナー材料

1. ポリマー系ドナーの研究開発動向

2. 新規ドナー材料の合成と太陽電池特性
  2.1 設計と合成
  2.2 光吸収特性とHOMO準位
  2.3 電流-電圧(J-V)特性
  2.4 HOMO準位とVOCの相関
  2.5 ホール移動度とFFの相関

3. ドナー材料の高性能化
  3.1 側鎖の検討
  3.2 電流-電圧(J-V)特性
  3.3 新規高性能ポリマー系ドナー材料の開発

4. 今後の展望  

第9節 人工光合成超分子と有機太陽電池への応用

1.人工光合成超分子錯体
  1.1 ポルフィリンダイマーとの超分子π錯体
  1.2 配位結合と水素結合を用いた超分子錯体
  1.3 ポルフィリンオリゴマーとカーボンナノチューブとの超分子錯体
  1.4 ポルフィリン・カップ型ナノカーボンハイブリッド
  1.5 ポルフィリンナノチャンネルの形成と光伝導

2. 超分子有機太陽電池 3. まとめと展望

第10節 有機半導体の超高純度化による有機薄膜太陽電池の効率化

1. はじめに

2. p-i-n接合セル

3. 有機半導体の超高純度化

4. まとめ

第11節 塗布変換型有機薄膜太陽電池の開発

1.はじめに

2.有機薄膜太陽電池開発動向

3.変換型有機半導体の特性

4.塗布変換型太陽電池の特徴

5.高性能化へのマイルストーンと実用化のロードマップ

6.市場ニーズと将来展望

7.おわりに

第12節 有機薄膜太陽電池のモジュール化とフレキシブル基板への展開

1.有機薄膜太陽電池の概要と適用領域

2.有機薄膜太陽電池の設計指針

3.フレキシブル有機薄膜太陽電池と他方式との比較

4.フレキシブル有機薄膜太陽電池の試作

第5章 太陽電池モジュール・システム設計・周辺部材と応用

第1節 蓄電池併設型太陽光発電システム

1.システム構成

2.外観

3.運転モード
  (ア)  放電運転
  (イ) 充電運転
  (ウ) 災害時自立運転
  (エ) 運転特性

4.集中連系時の対策技術・需給制御システムへの活用  

第2節 高効率エネルギー利用に向けた太陽光発電と蓄電システム

1.はじめに

2.太陽電池(自然エネルギー)とDC利用

3.直流(DC)利用の課題

4.リチウムイオン電池とは

5.リチウムイオン電池を用いた蓄電による太陽電池の高効率利用

6.まとめ

第3節 太陽光発電用パワーコンディショナおよび周辺機器の開発

1.系統連系型太陽光発電システムの構成

2.系統連系型パワーコンディショナの構成と主要機能概要

3.高性能化
  3.1 高効率化
   3.1.1 発電時の発生損失
   3.1.2 パワーコンディショナの発電時の損失
   3.1.3 主要部品の高性能化による高効率化
   3.1.4 新しいインバータ技術
  3.2 MPPT効率改善
  3.3 高機能化
   3.3.1 ストリング単位での制御
   3.3.2 太陽電池モジュールごとの制御

4.周辺機器
  4.1 リモートモニター
  4.2 監視システム

第4節 大容量ニッケル水素蓄電池の太陽光発電システム等への適用

1 ピークカットシステムの有効性
  1.1 ピークカット効果
  1.2 電力料金の構成と太陽光発電電力による低減効果
  1.3 太陽光発電設備によるピークカットシステム

2 ピークカット機能付き太陽光発電システム
  2.1 システムの構成
   2.1.1 大容量ニッケル水素蓄電池「ギガセルR」
   2.1.2 パワーコンデョショナー(PCS)
   2.1.3 ピークカットコントローラ(PCC)
  2.2 運転方法

3 川崎重工業叶サ大容量ニッケル水素蓄電池「ギガセルR」
  3.1 「ギガセルR」の構造
  3.2 適用例
   3.2.1 分散電源・マイクログリッドへの応用
   3.2.2 太陽光発電・風力発電における応用
   3.2.3 鉄道システムへの適用
   3.2.4 その他

4 ピークカット機能付き太陽光発電システムの実システムへの適用紹介
  4.1 八千代松陰学園向け100kWシステム
   4.1.1 学校法人八千代松陰学園
   4.1.2 学校における電力需要の特性とGCの容量設定
   4.1.3 システムの構成
  4.2 潟Jワサキプレシジョンマシナリ向け 300kWシステム
   4.2.1 潟Jワサキプレシジョンマシナリ
   4.2.2 24時間運転の工場における受電電力特性
   4.2.3 システムの構成
   4.2.4 運転方法

5 運転データ紹介
  5.1 日中におけるピークカット運転データ
  5.2 日没後のピークカット運転データ

6 今後の課題

第6章 太陽電池セル・モジュール・システム評価

第1節 各種太陽電池および封止部材における分析評価   

1.結晶シリコン系太陽電池の分析評価

  1.1 シリコンの不純物分析
   1.1.1 シリコン中のドーパントのバルク分析
   1.1.2 シリコン中の金属のバルク分析
   1.1.3 シリコン中の金属の分布分析
  1.2 欠陥の評価
   1.2.1 カソードルミネッセンス(CL)法を用いた結晶欠陥評価
   1.2.2 ラマン分光法を用いた応力・結晶性評価
   1.2.3 電子スピン共鳴(ESR)法を用いたSiのダングリングボンドの評価

2.薄膜シリコン系太陽電池の分析評価
  2.1 膜の構成・ドーパントの分析
   2.1.1 ダイナミックSIMSによる分析評価例
   2.1.2 TOF-SIMSを用いた分析例
  2.2 膜の形態観察
   2.2.1 透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)について
   2.2.2 TEMによる評価項目
   2.2.3 TEMによるPoly-Si薄膜の粒径評価
  2.3 キャリア分布状態の評価
  2.4 Siの構造評価
   2.4.1 ラマン分光法を用いたSi結晶構造評価
   2.4.2 赤外分光法(IR)を用いたSi-H結合状態評価

3.化合物系太陽電池の分析評価
  3.1 CIGS太陽電池の分析評価項目
  3.2 断面透過型電子顕微鏡(TEM)による形態観察
  3.3 ルミネッセンス法による欠陥分布評価
  3.4 二次イオン質量分析(SIMS)によるドーパントおよび組成分布評価

4.有機系太陽電池の分析評価

5.太陽電池封止部材の分析評価
  5.1 封止部材の特性評価
  5.2 封止部材の劣化解析

第2節 エネルギー定格にむけた屋外環境計測とSi系太陽電池モジュールの性能評価

1. 太陽光発電システムと評価方法
  1.1 PVシステム概要と評価指標

2. 屋外環境と太陽電池性能
  2.1 屋外環境とSTCの比較
  2.2 屋外環境における各種Si系太陽電池モジュールの出力挙動

第3節 太陽電池モジュールの劣化・故障事例と信頼性評価試験

1.信頼性の課題

2.耐用寿命・劣化・偶発故障
  2.1 耐用寿命の捉え方
  2.2 故障と耐用寿命
  2.3 初期的劣化
  2.4 偶発故障
   2.4.1 構造体又は太陽電池の破壊
   2.4.2 カバーガラスの破損
   2.4.3 雷,サージなどによる故障
   2.4.4 異常発熱(ホットスポット)故障
   2.4.5 端子ボックスの離脱
  2.5 劣化現象
   2.5.1 国内15年間暴露による劣化の例
   2.5.2 カバー材表面の汚損
   2.5.3 剥離
   2.5.4 直列抵抗の増加
   2.5.5 端子部の絶縁抵抗の劣化

3. 太陽電池の認証試験
  3.1 太陽電池の性能認証試験
  3.2 太陽電池の安全性認証試験
  3.3 工場調査

4. 加速試験

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