Research press release


Nature Communications

Materials Science: Solar cells pass doping test


折り曲げ自在な薄膜太陽電池は、シリコンのような材料を用いた従来のバルク太陽電池より低コストで作製でき、多目的に使えるが、一般に、折り曲げのできない太陽電池よりも効率が低い。薄膜太陽電池の効率を高めるうえで役立つのが、ドーピング、つまり、薄膜太陽電池に少量の他の金属を組み入れることだが、そのために必要な作製手順によって太陽電池の電子特性が低下する場合がある。今回、Lukas Kranzたちは、テルル化カドミウム(CdTe)太陽電池を銅でドーピングすることで、この課題を克服した。そして、銅原子をCdTe層にドーピングする際に、気相蒸着処理と熱を用いた処理によって、慎重なドーピング制御を行った。これらの層をガラス基板上に形成させて作製した太陽電池デバイスの効率は13.6%に達し、金属基板上に形成させた場合の効率は11.5%となった。これらの値は、工業化に必要な下限値を上回っており、折り曲げ自在な基板上に高効率のCdTe太陽電池を作製する方法の実現可能性が実証された。この方法によるCdTe光起電力デバイスの効率のさらなる向上が有望視されている。

A method for controlling the doping of flexible solar cells that leads to higher efficiencies is presented in Nature Communications this week. The results are promising for manufacturing low-cost photovoltaics with efficiencies of over 10%.

Thin-film flexible solar cells can be produced more cheaply for versatile applications than conventional bulk solar cells using materials such as silicon, although their efficiency is generally lower than non-flexible cells. Incorporating small amounts of other metals into these materials - a process known as doping - can help improve this, although the fabrication steps required can deteriorate their electronic properties. Now, Lukas Kranz and colleagues have succeeded in overcoming this obstacle in cadmium telluride (CdTe) solar cells doped with copper. They use vapour deposition and heat based treatments to carefully control the doping of copper atoms into the CdTe layer. When creating solar cell devices from these layers on glass substrates they achieve efficiencies of 13.6%, and 11.5% on metal substrates. These values exceed the threshold for industrialisation and demonstrate the feasibility of the approach for producing high-efficiency CdTe solar cells on flexible substrates. The method is promising for further improving the efficiency of CdTe photovoltaic devices.

doi: 10.1038/ncomms3306

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