シャープは、NEDO※3の「移動体用太陽電池の研究開発プロジェクト※4」において、化合物2接合型太陽電池モジュール※5とシリコン太陽電池モジュールを組み合わせた積層型太陽電池モジュールで、世界最高の変換効率33.66％を達成しました。

　本モジュールの変換効率は、当社が2022年にNEDOのプロジェクトで達成した世界記録32.65％を更新するものです。試作した太陽電池モジュールは、化合物2接合型太陽電池セルをトップ層に、シリコン太陽電池セルをボトム層に配置した新構造により、さまざまな波長の光を効率的にエネルギー変換できることから、高効率化を実現しました。また、化合物2接合型太陽電池の厚さは従来の化合物3接合型太陽電池から3分の1以下に薄層化できるため、材料コストの低減が図れます。

　当社は今後も、電気自動車や宇宙・航空分野などの移動体への搭載に向けて、引き続き太陽電池モジュールの高効率化および低コスト化に関する研究開発を進めます。これにより、2050年カーボンニュートラル実現に向けて、移動体分野における温室効果ガスの排出量削減に貢献してまいります。

　なお、本モジュールは、本年11月10日（金）から12日（日）まで東京ビッグサイト 東8ホール（東京都江東区有明3）で開催する技術展示イベント「SHARP Tech-Day」にて一般公開いたします。

「SHARP Tech-Day」に関する情報・参加登録は、以下の特設ウェブサイトをご参照ください。

https://corporate.jp.sharp/techday/

■ 開発の背景

エネルギー需要の大部分を化石燃料に依存している運輸業界では、CO2排出量削減や大気汚染対策の取り組みの一つとして電動車を導入する動きが加速しており、その効果を最大限に引き出すために再生可能エネルギーからの電力供給が期待されています。また、電気自動車などの移動体に太陽電池を搭載することで、再生可能エネルギー由来の電力を直接供給でき、燃料費や充電回数の削減など、ユーザーの利便性向上が期待されます。

このような背景から、広く一般の電気自動車や宇宙・航空分野などの移動体に搭載されるための技術開発として、高効率、低コストで移動体に搭載可能な太陽電池モジュールの開発に取り組む中、このたび、本プロジェクトにおいて、世界最高の変換効率33.66％を達成しました。

■ 成果

1．化合物・シリコン積層型太陽電池モジュールの開発

モジュールのベースとなるセルについて、これまではインジウム・ガリウム・ヒ素をボトム層とする3つの光吸収層を積み上げる化合物3接合型太陽電池セルを採用していましたが、インジウム・ガリウム・リンおよびガリウム・ヒ素の化合物2接合型セルをトップ層に、シリコンセルをボトム層に配置した新構造に変更。トップ層の化合物2接合型セルには、薄層でも高効率化でき、ボトム層への光透過率を向上させる工夫が施されており、さまざまな波長の光を効率的にエネルギー変換することが可能となりました※6。また、化合物2接合型セルの厚さは、従来の化合物3接合型セルから3分の1以下に薄層化できることから、材料コストの低減が期待されます。

太陽電池モジュールの構成イメージ

2．世界最高変換効率の達成

当社は化合物3接合型太陽電池セルにおいて、2013年4月に小サイズ（面積1.047cm2）で37.9％の変換効率を達成しており、2022年にはセルを薄いフィルムで挟んだ構造に変更し、セルの平均変換効率の向上とセル充填率の改善を図ることで、軽量・フレキシブルな実用サイズのモジュール（面積965cm2）での変換効率32.65%を達成しました。

今回、化合物2接合型太陽電池モジュールとシリコン太陽電池モジュールを組み合わせた積層型太陽電池モジュールに構造を変更することで、実用サイズモジュール（面積775cm2）での変換効率を33.66%まで向上させることができました。

■ シャープ 化合物太陽電池 開発の歩み