【材料科学】ドーピングによる太陽電池の効率向上

折り曲げ自在な太陽電池のドーピングを行って効率を高める際のドーピング制御法が発表され、効率が10％を超える太陽電池を低コストで生産することに期待をもたせる結果が得られた。

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。

doi: 10.1038/ncomms3306

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