理論効率は 63.2% で、第 3 世代の太陽電池としては画期的な数字です。

ショッキング！ 新しい中間バンド太陽電池 (IBSC) は、理論効率 63.2 パーセントを達成できます。これは、通常の太陽電池 (効率は 20 パーセント程度) の 3 倍です。 国際研究チームによる画期的な発見は、太陽電池産業に革命をもたらす可能性があります。 ネットユーザーは「IBSCのコンセプト株がブームを起こそうとしているのか？」と叫んでいる。

第三世代太陽光発電技術の新たな寵児

結晶シリコン太陽電池は、単結晶、多結晶、アモルファスシリコン太陽電池を含む第一世代の太陽電池です。 これらのセルはすでに商業用途や住宅用途で広く使用されており、世界の太陽光発電市場の 90% を占めています。 ただし、エネルギー変換効率はわずか {{1​​}} パーセントであり、生産コストは高くなります。

第 2 世代の薄膜太陽電池はガラス基板上に製造されており、材料コストと生産コストは低くなりますが、そのエネルギー変換効率はわずか 6-10 パーセントです。

第 3 世代の太陽電池は、エネルギー変換効率を高め、コストを削減し、応用を容易にすることを目的としています。 これらは新しい太陽電池として知られており、無機および有機薄膜太陽電池、色素増感および量子ドット増感太陽電池、カルコゲナイド太陽電池などがあります。 これらの電池の開発期間は比較的短いにもかかわらず、理論上のエネルギー変換効率が高く、製造コストが比較的低いため、開発の大きな可能性を秘めています。

その中でも、中間バンド太陽電池 (IBSC) は、太陽電池の全体的な効率を向上させるための驚くべき新しい概念です。 理論上のエネルギー変換効率は最大 63.2 パーセントで、第 3 世代の太陽光発電技術の新たな寵児となり、業界での支持が高まっています。

セルのエネルギー変換効率のこの向上は、エネルギー状態密度が小さい狭いエネルギーバンドを半導体の禁制帯に導入することによって達成されます。 この狭いエネルギーバンドの導入により、開路電圧を一定に保ちながら、サブバンドギャップの吸収を増加させることができます。 この改良により、太陽電池は赤外線の一部に加えて可視光の大部分を吸収するため、電池の電流出力とエネルギー変換効率が向上します。

図 1 セルのエネルギー バンド図: 従来の太陽電池には伝導帯 CB と価電子帯 VB しかありませんが、中間バンド太陽電池には太陽光の吸収を高めるために中間バンド (IB) も導入されています。

中間バンド太陽電池 (IBSC) は理論上のエネルギー変換効率が高いにもかかわらず、その固有の高い複合性 (中間バンドでの電子と正孔の複合) と半導体格子の破壊により、その性能は期待ほど高くありません。 、エネルギー変換効率は理論値よりも低いか、一般的なセルの効率よりもさらに低くなります。 同時に、セルの製造コストは非常に高くなります。 さらに、IBSC は寿命が短く、低温でしか使用できないため、大量生産と用途が大幅に制限されます。

英国のインペリアル・カレッジとオーストラリアのニューサウスウェールズ大学（UNSW）の科学者らは最近、新しい中間バンド太陽電池（IBSC）の開発を発表し、最新の研究結果を学術誌「RRL Solar」に発表した。 新しい設計は、格子間バンド太陽電池の分野における大きな進歩を表しています。 報告書によると、新しいIBSCは新しい太陽電池アーキテクチャを使用し、太陽スペクトル内のより多くの光子を効果的に利用してセルの光起電力効率を高める独自の光学構造を導入している。 この研究の発表は、中間バンド太陽電池の分野における重要な前進でもあり、中間バンド太陽電池の商業応用を促進することが期待されます。

研究者らによると、新たに設計された中間バンド太陽電池（IBSC）は、「ラチェットバンド」（RB）を含む新しい太陽電池アーキテクチャを導入しており、そのエネルギーバンドは図1に示されている。室温での動作が可能である。 この画期的な進歩は、IBSC セルの将来の開発に重要な基盤を提供し、中間バンド太陽電池の分野における大きなマイルストーンとなります。

2020年に戻って、2人のスペインの研究者は次のように宣言しました：「効率的なIBSCが開発されれば、科学界はこれらのデバイスの性能を最適化するためにさらに多くの努力を投資すると信じています。IBSCが非常に効率的で、潜在的にコストがかかることが証明されれば、私たちは信じています」市場セグメントによっては効果的であり、業界は大きな関心を示すでしょう。」 現在、高効率の IBSC が開発されており、より多くの企業が開発と量産に関与すれば、太陽光発電業界にとって大きな再編となる可能性があります。