研究開発された技術紹介

本件申請は携帯電話機の充電用補助電源を対象に、低コストで高性能な薄膜太陽電池の開発、量産技術の確立、事業化を目的とする。提案する太陽電池は安価な材料を使用する顔料分散型であり、真空プロセスを使わず、毛細管塗布方式とスクリーン印刷技術を活用する。高性能化のため、キャリア輸送の改善と顔料粒子の微粒子化により、薄くて均一な顔料分散層を形成し直列抵抗の低減及び並列抵抗の増大を図る

顔料分散型薄膜太陽電池で高性能化を達成し、量産技術を確立する
＜性能目標＞
・半導体顔料の微粒子化(それぞれの層):平均粒径50nm以下
・半導体顔料粒子界面の構造制御:粒子レベルでのpn接合・高輸送性半導体薄膜の設計:移動度1×10-4cm2/V・s
＜製造目標＞
・連続塗布方式に適したヘッド(ノズル)パターンの設計
・半導体層、背面電極層の連続塗布装置の開発

(新技術の特徴)
・十分な変換効(~10%)・製造工程がより簡単(最大6工程)
・大面積が可能、形態自由
・従来の12倍の生産性(タクトタイム、ライン数の大幅削減)
・自動化塗布ライン
・製造コストがより安い(目標38円/W)

・太陽電池の高性能化への開発
-材料物性(移動度、結晶性、純度等)を改善
-耐久性に優れたデバイス構造を確立
-室内で応用可能なデバイスを構築
-エネルギー変換効率は1mm2当たり1.5%にとどまる
・太陽電池の量産技術の開発
-本研究で用いた太陽電池は全6層構造のため、4連のヘッドと2連のスクリーン印刷用マスクを一体配置した連続式の塗布装置を実現
-各層の塗布条件、塗布ノズルの材質・形状等を検討し、量産化対応として10mm×30mmのセル8個の集積化が可能なヘッド(ノズル)パターンを開発
-ハード面、ソフト面の製造条件を目標通り達成

・特許:「光起電力素子及びその製造方法」(特願2007-251330)、「光起電力素子の製造方法」(特願2007-251323)
・新聞:奈良新聞(H20.8.1)、日刊工業新聞(H20.8.21)

モバイル機器等へ搭載可能な、顔料分散型薄膜太陽電池としての活用

・デバイス：H28年度の実用化を目指し、研究継続中・装置：面積(100×100)、膜厚30nmから成膜可能な生産試作機あり(有償)

・新方式の実現
・低コスト化
・環境負荷低減

高性能化電池実現に向けた補完研究を継続中
・太陽電池の性能向上に向け、顔料のさらなる微粒子化、高機能材料の合成、デバイス構造の改良等に取り組む
・試作機による塗布精度向上に向けた、ノズル部の改良を行う
・製造装置の全自動化を目指す