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より安価で変換効率の優れた「シリコン太陽電池」実現を可能にする新技術 - 豪ニューサウスウェールズ大学

海外からの最新科学ニュースより。
より安価で変換効率の優れた「シリコン太陽電池」実現を可能にする新技術 - 豪ニューサウスウェールズ大学

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豪ニューサウスウェールズ大学の研究チームは、水素原子を制御することで「シリコン内の欠陥」をより矯正することのできる技術を開発したと発表しています。
安価なシリコンには欠陥や混入物が多くみられ、品質低下(変換効率の低減)の原因となっていますが
水素原子を制御してこれらに化学的に結合させ、不活性化させることが可能であるとの事。
この技術を用いれば低品質のシリコンでも高い変換効率が得られ、コストを著しく削減することができます。
既にこの技術は特許申請済みで8社の企業と提携を結んでおり、またいくつかの製造設備会社と
実用化の研究にあたっているようです。
早期の実用化が期待されます。

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豪ニューサウスウェールズ大学の研究チームは、水素原子を制御することで「シリコン内の欠陥」をより矯正することのできる技術を開発したと発表。
低品質のシリコンで製造された太陽電池の能率を、その他の良品質な材料由来の太陽電池の能率を凌ぐくらいに高めることができるようになる可能性をもつとしている。

現在、標準的な商業用の「シリコン太陽電池」がもつ太陽エネルギー変換効率は最大でおよそ19%であるが、研究にあたったStuart Wenham教授によると、この度開発された新技術においては21%から23%の変換効率が見込めるとのことである。
「低品質のシリコンを使用してより高めの変換効率が得られるようになれば、コストを著しく削減することが可能になる」と教授は話す。

太陽光発電産業はこれまで長い間、シリコンにかかる費用を下げることに焦点を当ててきた。
しかしながら、より安価なシリコンには変換効率を下げる要因となる「欠陥」や「混入物」が多くみられ、品質もそれだけ低くならざるを得ないというのが事実だった。
「水素原子」をシリコンがもつ原子構造のなかに導入することで、この欠陥が矯正され得るということは数年にわたって知られていたところではあったが、水素原子を制御して利点を最大化させるのにはこれまで限定的にしか成功していなかった。また、なぜ水素原子が欠陥を矯正するのに一役買うのかについても、よく分かっていなかった。

しかし今回研究チームは、シリコン内で電荷を帯びた状態にある水素原子を制御することに初めて成功。Wenham教授によれば、水素原子の「移動性(モビリティ)」においてはおよそ10,000倍の向上がみられたとのことで、水素原子をコントロールして欠陥や混入物へと化学的に結合させて、これらを不活性化することが可能であるとしている。
水素原子は、『正(プラス)』『負(マイナス)』『中性』の全部で3つの「電荷を帯びた」状態をとり得るとのことであるが、その状態次第で水素原子がシリコン内をどれだく良く動き回ることができるようになるのかや、その「反応率」などが決まってくるという。

チームは既にこの新技術の特許を申請していて、技術を商業化することに関心を示している企業など8社と提携を結んでおり、またいくつかの製造設備会社と共に新しい能力を実行に移す研究に当たっているとのことである。

プロジェクトはオーストラリアエネルギー庁(ARENA)によって資金援助を受けており、2016年には満了する予定。
ニューサウスウェールズ大学は、シリコン太陽電池の変換効率において「25%」という世界記録を保持している。


Phys.org, "Solar discovery sets new record for low-grade silicon" 6 May, 2013.
http://phys.org/news/2013-05-solar-discovery-low-grade-silicon.html

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