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シリコンのナノ粒子を塗布するだけで太陽電池変換効率の向上に成功物質・材料研究機構

物質・材料研究機構の研究グループは,直径5nm以下のシリコンからなるナノ粒子を利用することで,シリコン系太陽電池の変換効率を向上させる簡便な方法を見出したと発表した。

現在,太陽電池材料の主流はシリコンであり,さらなるコスト削減と変換効率の向上を目指して,シリコンの使用量を格段に減らせるシリコンナノワイヤを用いた太陽電池が注目を集めており,これまでにも,化合物の半導体ナノ粒子を利用した効率向上の可能性は報告されていたが,毒性のある物質が使用されているなど問題があった。

今回,同研究グループは,特殊な材料および構造を使用することなく,表面がある種の分子で終端処理された直径5nm以下のシリコンナノ粒子を,シリコンナノワイヤ型の太陽電池表面に塗布することで,簡単に変換効率を向上させる方法を開発した。このシリコンナノ粒子内部で発生した光誘起キャリアの再結合エネルギーが,下地のシリコン太陽電池に伝達されることで,太陽電池のエネルギー変換効率が,これまで10%程度であったところ,最大で12.9%まで向上させることができた。

今後,シリコンナノ粒子のサイズおよび表面を終端する分子種の最適化を行うことにより,変換効率向上の更なる効率化を目指すとしている。

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