杭州典子大学の研究者らは、レイヤー トランスファー (LT) と呼ばれる革新的な方法を使用して、厚さ 20 µm、効率 21.1% の単結晶太陽電池を発明しました。研究者らは、パッシベーション層を実装し、明確なコンタクト構成を利用することで、短絡電流、開放電圧、曲線因子、および全体的なセル効率を 16.5% から驚異的な 21.1% へと大幅に向上させました。これにより、太陽電池の性能がさらに向上し、シリコン太陽光発電をコスト効率よく使用できるようになり、パネル製造に革命がもたらされます。
中国の杭州電子大学の研究者らは、工業的に使用されている厚膜型太陽電池に匹敵する電力変換効率を持つ薄膜型p型単結晶太陽電池の開発に成功した。
レオニダス・パリリス氏は、「全体として、この研究結果は、より少ないシリコンで高性能な薄型結晶シリコン太陽電池を実現する新しい方法を示しています。例えば、20μmのセルであれば、同じパネルサイズで厚さ160μmのセルに必要な量の約8分の1で済みます」と述べています。
研究者たちは発表した論文の中で、太陽電池用のウェハーを製造する際に、シリコンインゴットを切断する代わりに、層転写（LT）と呼ばれる手法を用いたと説明している。LTは、半導体材料の層をある基板から別の基板へ転写することを可能にする技術である。
この方法には以下が含まれます。
- 初期 電気化学 フッ化水素酸 (HF) を使用して厚いシリコン ウェハーに細孔をエッチングし、多孔質シリコン基板を作成します。
- この基板は、 単結晶シリコン 層。
- 最後に、エピタキシャル薄シリコン層を多孔質シリコン基板から剥離します。
この方法を用いて、科学者たちは厚さ20μmの単結晶p型シリコンウェハの作製に成功した。セルの性能を向上させるため、プラズマCVD（PECVD）を用いて、酸化アルミニウム（Al2O3）、窒化ケイ素（SiO2）、一酸化ケイ素（SiOx）からなる複数のパッシベーション層をセルの前面に形成した。
接点には 2 つの異なる構成があり、短波長と長波長の両方で光吸収を高めると言われています。その結果、セルの短絡電流と開放電圧が大幅に改善されます。構成は次のとおりです。
- SiO2/SiNx/SiOx
- アルミニウム
「基準として使用した標準的な太陽電池と比較すると、電流密度は34.3 mA/cm2から38.2 mA/cm2に増加した」と研究者は述べ、パッシベーション層がセルの開放電圧を632 mVから684 mVに上昇させることにも貢献したと付け加えた。
その結果、デバイスの充填率とセル効率は著しく向上しました。
- 76.2%から驚異的な 80.8%.
- 控えめな16.5%から顕著な 21.1%.
レオニダス・パリリス氏は、「この進歩は、コスト削減とそれに伴う太陽光パネル製造能力の拡大により、シリコン太陽光発電技術のより広範かつ費用対効果の高い導入に貢献する可能性が高い」と説明した。
