出典：nrel.gov
国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の科学者は、ほぼ50％の効率で太陽電池を製造しています。
6接合太陽電池は現在、47.1％という最高の太陽光変換効率で世界記録を保持しており、これは集中照明下で測定されました。 同じセルのバリエーションも、1太陽照明下での効率の記録を39.2％に設定しました。
「このデバイスは、多接合太陽電池の並外れた可能性を実際に示しています」と、NRELの高効率結晶性太陽光発電グループの主任科学者であり、記録を設定する電池に関する新しい論文の筆頭著者であるジョンガイズ氏は述べています。
論文「 143太陽の集光下で47.1％の変換効率を実現する6接合III-V太陽電池 」は、Nature Energy誌に掲載されています。 Geiszの共著者は、NRELの科学者であるRyan France、Kevin Schulte、Myles Steiner、Andrew Norman、Harvey Guthrey、Matthew Young、Tao Song、およびThomas Moriartyです。
このデバイスを構築するために、NRELの研究者は、周期表での位置が原因でいわゆるIII-V物質に依存しました。これらの物質は、幅広い光吸収特性を持っています。 セルの6つの接合部（光活性層）はそれぞれ、太陽スペクトルの特定の部分からの光を取り込むように特別に設計されています。 このデバイスには、これらの接合部の性能をサポートするために、合計約140のさまざまなIII-V材料の層が含まれていますが、人間の髪の毛よりも3倍狭いです。 それらの非常に効率的な性質とそれらの製造に関連するコストのため、III-V太陽電池は衛星に電力を供給するために最も頻繁に使用され、III-Vの比類のない性能を賞賛します。
しかし、地球上では、6接合の太陽電池は集光型太陽光発電での使用に適していると、NRELのIII-V多接合グループの共著者で科学者であるRyan Franceは述べています。
「コストを削減する1つの方法は、必要な面積を減らすことです」と彼は言った、そして「鏡を使って光を取り込んで光を一点に集中させることによってそれを行うことができます。 そうすれば、平板のシリコンセルと比較して、100分の1、場合によっては1000分の1の材料で済みます。 光を集中させることにより、半導体材料の使用量を大幅に削減できます。 さらに利点は、光を集中させると効率が上がることです。」
フランスは、太陽電池が50％を超える効率の可能性を「実際には非常に達成可能」であると説明しましたが、熱力学によって課される基本的な制限のため、100％の効率には到達できません。
Geisz氏は、現在50％の効率を達成するための主なハードルは、電流の流れを妨げるセル内部の抵抗バリアを減らすことだと述べた。 一方、NRELはIII-V太陽電池のコスト削減にも積極的に取り組んでおり、これらの高効率デバイスの新しい市場を可能にしていると彼は述べています。 米国エネルギー省の 太陽エネルギー技術局 が研究に資金を提供した。
NRELは、再生可能エネルギーとエネルギー効率の研究開発のための米国エネルギー省の主要な国立研究所です。 NRELは、Alliance for Sustainable Energy、LLCによってエネルギー部門のために運営されています。
