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低成本制造高效的砷化镓太阳能电池

2017-06-14 454浏览 标签: 太阳能电池

 2017年6月13日,日本产业技术综合研究所(以下称“产综研”)太阳光发电研究中心与大阳日酸股份有限公司(以下称“大阳日酸”)、东京农工大学共同开发了氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)装置,该装置能够以低成本大量生产砷化镓(GaAs)太阳能电池。该技术将于2017年6月13-14日在筑波国际会场召开的“2017 AIST太阳光发电研究成果报告会”上发表。


图1 HVPE装置的反应炉(左)及反应炉内的成长结构(右)

 

近年来,为提高太阳能电池的发电效率,对叠层太阳能电池的研发日益盛行。叠层太阳能电池是将多种太阳能电池叠加,其中GaAs太阳能电池具有优异的发电效率,将其应用于多叠层电池的顶层电池(top cell)和中间层电池(middle cell)倍受期待。但是,以往生产GaAs太阳能电池是用金属有机物气相外延(MOVPE)装置,需要使用昂贵的有机金属,所以生产成本高。

这次,上述三个机构着眼于应用HVPE法的成膜技术,开发了能够快速成膜的HVPE装置。与MOVPE装置相比,HVPE装置大大降低了太阳能电池的生产成本。HVPE装置采用了多室(multichamber)构造,而且为与可生产的太阳能电池的大型化・大口径相连接,将装置的构造设计为横置纵型(参见图2)。另外,该装置的面内均一性也很出色,所生产出GaAs太阳能电池的基板平面的均一性很好。用该装置试生产的GaAs太阳能电池的发电效率为20.3%,达到世界最高水平。这一成果也将成为HVPE装置产品化的助力。

图2  HVPE装置的种类

一般的纵型炉(左)和本次开发的横置纵型炉(右)

    今后相关研究还会继续推进,进一步降低成本、提高效率,使GaAs太阳能电池在一般用途上得到普及。特别是为了提高生产性,研究将向快速且均一性好的成膜技术方面展开,实现以100 μm/h以上的快速化成膜速度、在产业用4英寸以上大口径基板上保证较好均一性的成膜技术。进而,利用产综研现在拥有的智能堆栈技术进行接合,将HVPE装置生产的GaAs太阳能电池和价格低廉的Si太阳能电池进行组合,生产出低成本・高效率的叠层太阳能电池。

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