HIT太陽電池のデバイス構造

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量子ドットデバイスと最先端太陽電池開発

量子ドットデバイスと最先端太陽電池開発

<クリーンテック> 再生可能エネルギーを利用した安定な電力供給 太陽光 ⇒ 水 電気 分解 ⇒ 水素 生成・貯蔵 ⇒ 水素 と酸素化学反応 (光エネルギー) → (電気エネルギー) → (化学エネルギー) (化学エネルギー) ↓

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集光型太陽電池ー総論

集光型太陽電池ー総論

豊 田 工 業 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 1 . は じ め に 砒 化 ガ リ ウ ム ( GaAs) や 燐 化 イ ン ジ ウ ム ( InP) な ど III-V族 化 合 物 半 導 体 太 陽 電 池 は 、 宇 宙 用 太 陽 電 池 と し て 実 用 化 さ れ て い る 。 こ れ ら 材 料 は 、 光 電 変 換 効 率 が 最 適 な バ ン ド ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー 1.5eVに 近 く 、か つ 放 射 線 耐 性 に 優 れ て い る か ら で あ る 。ま た 、 III-V族 化 合 物 半 導 体 InGaP/InGaAs/Ge3 接 合 構 造 太 陽 電 池 集 光 動 作 で 、 効 率 43.5% が 実 現 し て お り 、 4接 合 、 5接 合 多 接 合 化 に よ り 、 効 率 50% 以 上 超 高 効 率 化 が 期 待 で き る 。 地 上 用 太 陽 光 発 電 シ ス テ ム と し て 、 現 在 主 流 結 晶 Si技 術 、 2 番 手 薄 膜 技 術 に 続 き 、 3 番 手 と し て 、 III-V族 化 合 物 集 光 技 術 が 期 待 さ れ て い る 。
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研究の背景有機薄膜太陽電池は フレキシブル 低コストで環境に優しいことから 次世代太陽電池として着目されています 最近では エネルギー変換効率が % を超える報告もあり 実用化が期待されています 有機薄膜太陽電池デバイスの内部では 図 に示すように (I) 励起子の生成 (II) 分子界面での電荷生

研究の背景有機薄膜太陽電池は フレキシブル 低コストで環境に優しいことから 次世代太陽電池として着目されています 最近では エネルギー変換効率が % を超える報告もあり 実用化が期待されています 有機薄膜太陽電池デバイスの内部では 図 に示すように (I) 励起子の生成 (II) 分子界面での電荷生

本研究グループは、電荷生成が 0.00000000001 秒(10 ピコ秒)といった短い時間で完了し、電荷輸送が 0.0000001 秒(1マイクロ秒)から 0.001 秒(1ミリ秒)かかることに着目しました、そして、時間領域で(II)界面で電荷 生成プロセスと(III)集電極へ電荷輸送プロセスを分離しました。そして、超高速分光と電気化学ドーピングを組み 合わせることにより、電荷生成効率(=『界面において、一個光子から電子が生成する確率』)絶対値を決定す ることに初めて成功しました。超高速分光では吸収された光子一個あたり近赤外領域吸収変化が分かり、電気 化学ドーピングでは電荷一個当たり近赤外領域吸収変化が分かります。したがって、両者を組み合わせれば、 一個光子から何個電荷が生成するがわかります。
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ZnOナノ構造を用いたCdSe量子ドット増感太陽電池の光電変換特性と界面修飾効果

ZnOナノ構造を用いたCdSe量子ドット増感太陽電池の光電変換特性と界面修飾効果

図 5.3.2 ZnO NP へ CdSe QDs 吸着時間変化に対する IPCE スペクトル 5.3.3 光電変換特性 図 5.3.3 に光電変換特性を示す。縦軸は光電流密度、横軸は電圧を示している。 また、表 5.2.3 には測定した光電変換効率と各パラメーター一覧を示す。グラフよ り、約 8 h において、最大効率 2.0%を示した。また、電流値も最大値を示している。 電流値は NR 構造ものよりも高く、表面積違いにより吸着量による差が電流値 差につながったものと考えられる。また、12h 以降に電流値が低下しているは、 ZnO NR 構造時と同様に、QDs 吸着量が過剰になってしまい電解液浸透が 阻害されたため、内部で電子再結合が増えたことによる低下が考えられる。また、 NR 構造に比べて、NP 構造は並列抵抗成分(Rsh)値が小さい。太陽電池としては kΩオーダー以上値が必要となるため、一桁小さい値であるといえる。Rsh は電極 界面抵抗に起因するため、界面が多いことによる再結合しやすさが抵抗部分
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太陽電池と半導体pn接合

太陽電池と半導体pn接合

太陽電池エネルギー回収期間は? • エネルギーペイバックタイム(エ ネルギー回収時間)とは、太陽 電池を製造するために使うエネ ルギーを太陽光発電によって 回収するために、どのくらい 時間が必要かを表す数値です 。エネルギーペイバックタイム は、システムを構成するすべて 機器類製造エネルギーと 、システムから毎年得られる発 電量比率から計算されます。

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Microsoft Word - 第7章太陽電池_

Microsoft Word - 第7章太陽電池_

科教室題材にもなったりする。クリーン ルームなど特殊設備も必要とせずに、簡 単に 3~9%程度効率を実現することが できる。ただし、この電池は電解液を必要 とし、液体劣化などで、性能が数ヶ月も たないが難点である。安定性を確保する が今後課題である。さらに最近、熱を 帯びているが有機太陽電池である。これ は導電性高分子とフラーレン分子有機混 合膜を種類異なる金属で挟んだ構造をし ており、ローコストな上に、製造温度が低 く、耐熱性がさほどないプラスティックフ ィルム上にも形成可能で、ビニルシート ようなフレキシブルな太陽電池とすること ができる。砂漠や離島など難送電地域で 電力確保に太陽電池シートをさっと広げて 給電するなど、Si や化合物など無機電池 には実現し得ない用途が期待されている。 有機太陽電池効率競争は大変過熱してお り、最近は8%を超えるものも報告されて いる。当面、実用化されているアモルファ ス Si 8%効率が目標であるが、性能 伸び率は特筆すべきものがあり、今後開 発進展が期待される。
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太陽電池モジュール据付工事説明書

太陽電池モジュール据付工事説明書

太陽電池モジュール複数太陽電池セルは直列に接続されているため、一部影でも 1 枚太陽電池モジュール回 路全体に影響を及ぼす場合があります。そこで、部分的な影影響を軽減するため、バイパスダイオードによって、 影影響がないブロック発電電流のみ救済する機能があります。P8.図表 5 は 10 枚×6 列を直列に接続したストリ ング 3 か所にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールを表します。一つ太陽電池セルが影によって遮 光された場合、2 列セルがバイパスされ、1/3=約 33%発電量が下がります。
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有機ペロブスカイト太陽電池の低温作製技術開発

有機ペロブスカイト太陽電池の低温作製技術開発

愛知工業大学総合技術研究所研究報告,第 18 号,2016 年 図 1 に試料構造を示す。順構造ではフッ素ドープ透明電 極 FTO)を用いて、その上部に酸化チタン緻密層を形成する。 その後、酸化チタンメソ層を使用する素子構造もあるが本 研究ではそれを用いないプラナー構造とした。それゆえ、 酸化チタン緻密層に直接有機ペロブスカイト活性層を形成 する。正孔輸送層であるジアミン誘導体(spiro- OMeTAD)を スピンコートで形成し、金を蒸着し正極とする。電子は FTO に正孔は金に流れ込み、セル内部電流流れは FTO から 金という方向である。一方、逆構造では、ITO を用い、正 孔輸送層としてポリチオフェン誘導体 PEDOT:PSS を形成 させて、その上部に有機ペロブスカイト活性層を形成する。 その後、電子輸送として C60 とバソクプロイン(BCP)を形成 して、Al を真空蒸着として負極とする。電子は Al に正孔は ITO に流れ込み、セル内部電流流れは Al から ITO とい う方向である。
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ペロブスカイト太陽電池の高性能化に関する研究

ペロブスカイト太陽電池の高性能化に関する研究

ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト結晶構造材料を用いた新しいタイプ太陽電池であり、シリコン系 太陽電池や化合物系太陽電池に匹敵する高い変換効率に達している。ペロブスカイト膜は、塗布技術で容易に作製で きるため、既存太陽電池よりも低価格と見込まれている。さらにフレキシブルで軽量な太陽電池が実現できるため、 シリコン系太陽電池では困難なところにも設置が可能となる。 National renewable energy laboratory (NREL)によると、 2019 年現在、セルベースで発電効率 24.2%ペロブスカイト太陽電池が報告されている。現在、ペロブスカイト太陽 電池実用化に向けて課題は更なる発電効率向上、耐久性(安定性) 、発電層となるペロブスカイト結晶に含ま れる鉛人体へ影響、フレキシブル基板へ対応、低コスト化など数多く課題がある。
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色素増感型太陽電池 17ene sikiso solar

色素増感型太陽電池 17ene sikiso solar

豪 州 Dy es ol - STI で モ ジ ュ ー ル 構 造 、 製 造 技 術 等 実 用 化 検 討 、 米 国 Konar ka で プ ラ ス チ ッ ク タ イ プ 色 素 増 感 型 太 陽 電 池 実 用 化 検 討 が 行 わ れ て い る が 、 特 許 出 願 及 び 論 文 件 数 は 日 本 企 業 、 研 究 機 関 、 大 学 に 比 較 し て 、 明 ら か に 少 な い 。 こ れ ら ベ ン チ ャ ー 企 業 で は 、 あ く ま で も 生 産 を 前 提 と し た 技 術 開 発 に 集 中 し て い る よ う で あ り 、 材 料 開 発 か ら 手 が
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1 研究実施の概要 (1) 実施概要多接合 ヘテロ構造 ナノ構造を有する太陽電池の非輻射再結合損失の評価と制御を行い それらの光エネルギー変換の高効率化の指針を得ることを目的に研究を推進した また マルチエキシトン生成 オージェ再結合 アップコンバージョン過程の解明など集光型ヘテロ構造太陽電池に関す

1 研究実施の概要 (1) 実施概要多接合 ヘテロ構造 ナノ構造を有する太陽電池の非輻射再結合損失の評価と制御を行い それらの光エネルギー変換の高効率化の指針を得ることを目的に研究を推進した また マルチエキシトン生成 オージェ再結合 アップコンバージョン過程の解明など集光型ヘテロ構造太陽電池に関す

- 19 - (v) EL画像計測と開放電圧簡易計測: これまでに開発してきた電界発光(EL)解析法を実用太陽電池評価に応用した。冷却 InGaAs カメラとその絶対値校正により Si 結晶太陽電池絶対 EL 画像計測を行い、開放 電圧 Voc を定量評価した。すなわち、撮影に感度校正されたカメラを用いれば、セルに電 圧プローブを当てることなく EL 画像から直ちに Voc を評価する方法を開発した。Si 結晶太 陽電池絶対 EL 画像に表れた発光パターン濃淡は、面内抵抗による電流密度分布に よるものであることが、分布形状解析により分かった。よって絶対 EL 画像空間積分により 試料から全発光レートが得られ、注入電流量からキャリア注入レートが算出され、発光 効率ηextLED が得られた。ここから本試料室温、AM1.5G 1sun で開放電圧を算出し、 Voc = 0.8660 + 0.02585 ln η ext LED = 0.5971 V を得た。ソーラーシミュレータにより評価した
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有機二次電池および太陽電池への応用を志向した可溶性安定有機中性ラジカルの合成

有機二次電池および太陽電池への応用を志向した可溶性安定有機中性ラジカルの合成

研究の方針と分子設計 有機二次電池において、活物質の電解液への溶出はサイ クル特性を低下させる主要な要因の一つである。 Br3TOT を用いた二次電池では、分子間相互作用ネットワークを形 成し、溶解性を低下させたことがサイクノレ特性の向上につ ながったと考えられる [ 3 ] 。筆者らは発想、を逆転させ、活 物質が溶液状態のままで動作する電池デバイスとするこ とにより、[r]

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太陽電池を利用したゼロエナジー水位計

太陽電池を利用したゼロエナジー水位計

置することにより、 マルチホップ無線ネットワークが構築さ れ、各所水位データは水位計をホッピングしながらゲー トウェイに集約される。集約された水位データは、携帯電 話網(3G、LTE回線など)からクラウド上サーバーに送 られ収集蓄積される。サーバーに収集蓄積された水位デー タをリアルタイムで入手することにより、水害恐れある 地区及び状況を把握し、地域住民へ迅速な情報配信が、 避難誘導や減災活動に有効となる。
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有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法を開発

有機薄膜太陽電池用材料の新しい合成法を開発

有機薄膜太陽電池発電を担う部分には、一般的にフラーレン誘導体とπ共役高分子を混合したものが用いら れています。太陽光を良く吸収し、効率よく発電できる材料開発を目指して、様々な構造化合物が合成されて きました。これら研究蓄積により、太陽電池材料に適した構造が明らかになってきています。このような新しい材 料創出に加えて、材料純度向上も重要な課題です。材料に含まれる不純物が変換効率を低下させ、さらには 素子劣化を引き起こすためです。高い純度化合物を得るためには、合成後に入念な精製操作が必要となり ます。将来的に有機薄膜太陽電池が広く実用化されるためには材料を低コストで大量生産する必要があり、簡単な 精製操作で高い純度材料を製造することが求められます。その手段ひとつとして、合成方法を抜本的に見直す ことで反応によって生じる不純物量を低減することが考えられます。分離すべき不純物が少なければ、精製操作 が簡単になり、生産プロセス低コスト化が可能になります。
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色素増感太陽電池のエネルギー教材としての活用

色素増感太陽電池のエネルギー教材としての活用

実験を伴う講習ため,受講希望者数が少なくな ることが予想されたが,4年間で合計 52名受講者 があり,現職教員エネルギー教材に関する関 心高さが感じられた(表 1)。午前中講義前半 では,スライドを用い自然エネルギー現状から DSSC 作製に用いられる酸化チタンや光透過性電 極材料について,DSSC 原理と具体的な作製法な どの解説を行った。その際,科学技術振興機構が制 作しインターネットを通じて 開している「りか ねっとわーく」で配信されている藤嶋昭博士(現東 京理科大学学長)インタビュー や youtubeで配 信さ れ て い る DSSC 作 製 に つ い て 英 語 版 動 画 など観賞を織り ぜながら行った。また講義 後半では実験に当たって安全教育を行い,実験 室で安全性確保重要性について再度強調し た 。
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3.4 結晶系以外の太陽電池単結晶シリコン及び多結晶シリコン以外の材料を用いた太陽電池の総称である 3.5 結晶系太陽電池半導体材料として単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた太陽電池をいう 3.6 太陽光発電設備光起電力効果によって太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し 負荷に適した電力を供給す

3.4 結晶系以外の太陽電池単結晶シリコン及び多結晶シリコン以外の材料を用いた太陽電池の総称である 3.5 結晶系太陽電池半導体材料として単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた太陽電池をいう 3.6 太陽光発電設備光起電力効果によって太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し 負荷に適した電力を供給す

半導体材料として単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた太陽電池をいう。 3.6 太陽光発電設備 光起電力効果によって太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、負荷に適した電力を供給するために構 成した装置及びこれらに付属する装置総体ことである。本計算方法では、太陽電池アレイシステム容量 合計が1kW 以上50kW 未満設備を対象としている。

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太陽電池モジュールの劣化現象と信頼性向上の指針

太陽電池モジュールの劣化現象と信頼性向上の指針

太陽電池モジュールは一部屋内用途を除けば,屋外 日射により発電するため,温度,温度変動,湿度,紫外光 照射,風などによる振動,積雪による荷重などさまざまな負 荷に晒 さら される.これら負荷が太陽電池モジュール劣化要 因となる.さらに,発電時には起電力が発生し,電流が流れ るため,電圧や電流も劣化要因となりうる.もちろん,これら 負荷は単独で劣化要因となるばかりでなく,組み合わさるこ とで複合的に劣化要因となりうるし,負荷組み合わせによる 劣化は,単独負荷による劣化単純な足し合わせになるわけ でもない.一般に太陽電池モジュールは 20 年以上にわたり屋 外で使用されるため,長期にわたり複合材料がこれら複雑 な組み合わせ負荷に晒された結果,各材料内部だけで なく,材料間界面でも反応が生じる.つまり,太陽電池モ ジュール劣化を考えるには,多様な負荷組み合わせによ る劣化要因が,さまざまな界面を有する多様な材料にどのよう な現象を発現させるかを検証しなければならない.太陽電池 モジュール信頼性を向上させるには,太陽電池モジュール 劣化要因を知ることが必須であるが,これら知見を得る ためには,半導体や電子デバイス知識のみならず,セラ ミックス,高分子,金属といったさまざまな材料科学知識が 必要であり,さらには材料間相互反応も含めた学際的な知 識も必要となる.筆者は,対象を太陽電池に限定することな く,これら知見を基盤とした「モジュール科学」と名付けた 新しい学理構築に挑戦したいと近年考えている.図 1 には 結晶 Si 太陽電池モジュール断面構造図と使用されている 材料に起因する主要な劣化要因を示す.
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JAIST Repository: 有機薄膜太陽電池における性能向上の検討

JAIST Repository: 有機薄膜太陽電池における性能向上の検討

る透明電極 (ITO)は材料を変える事が困難であるが、当研究室では MoO3 をバッファー層として用いる ことで仕事関数をコントロールでき、それによって開放電圧向上が可能であることを報告した[2]。本 研究では陰極に着目し、更なる開放電圧向上を検討した。また、短絡電流に関しては、結晶性が高く、 移動度向上が期待できるドナー材料である Tetrabenzoporphyrin (BP)を用いて有機薄膜太陽電池作製 を行った。BP は Planar ヘテロ構造と Bulk ヘテロ構造について検討した。Bulk ヘテロ構造はドナー層と アクセプター層を混合した層為、励起子が電荷分離界面に到達する確率が高くなり、短絡電流密度 向上を期待出来る。これら研究から、有機薄膜太陽電池性能向上方法について検討を行った。 【実験方法】ITO (80 nm)/MoO3 (0 or 20 nm)/H2TPP (10 nm)/C60 (40 nm)/ BCP (10 nm)/Ag or Al (30 or 50 nm)
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〈研究論文〉太陽電池を用いる照明光通信の研究

〈研究論文〉太陽電池を用いる照明光通信の研究

Keywords : white LED, illumination lite communication 1.はじめに 白色 LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を 用いた照明光通信システム[1]はユビキタスネットワ ーク実現ため有望なインフラ一つである。本シ ステムにおいて白色 LED は照明機器として使われるだ けでなく、情報通信にも使われる。白色 LED は、小型 で低電圧駆動であり、さらには、省電力・長寿命であ るため、交通信号灯・携帯電話や電子機器バックラ
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モジュール 造技術 ( ラ ネート 配線技術など ) 結晶 S 系太陽電池 ( 単結晶 多結晶 ) 住 用民生用公 用メ ソーラー 薄膜 S 系太陽電池 ( 非晶 結晶 ) ( 半導体材料 属電極材料 明電極 材料 ) 化合物結晶系太陽電池 (Ⅲ- GaI P ) 化合物薄膜系太陽電池 (CIS/C

モジュール 造技術 ( ラ ネート 配線技術など ) 結晶 S 系太陽電池 ( 単結晶 多結晶 ) 住 用民生用公 用メ ソーラー 薄膜 S 系太陽電池 ( 非晶 結晶 ) ( 半導体材料 属電極材料 明電極 材料 ) 化合物結晶系太陽電池 (Ⅲ- GaI P ) 化合物薄膜系太陽電池 (CIS/C

(2)海外産業政策 ①欧州における導入促進政策  欧州で太陽光発電導入施策は、各国により個別に決め られている。余剰電力買取制度、RPS制度、太陽光発電シ ステム購入時補助、税制面で優遇措置を採用している 国もあるが、FIT制度が主要な導入促進施策となっている。  ドイツにおける固定価格買取制度は、1991 年電力供 給法による買取制度導入、2001 年再生可能エネルギー 法による FIT 制度開始、及び 2004 年再生可能エネルギー 法改正による買取価格引き上げと電力大規模需要家 へ減免措置導入 3 段階を経て発達してきた。  図 3-2 に示すように、2006 年に太陽光発電電力買取 価格を大幅に上げてから、2010 年まで、太陽光発電シス が電気事業者に義務化された。2012 年 7 月からは「再生
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