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1、NEDO 再生可能 技術白書 太陽光発電 技術 現状 32 太陽光発電 技術 現状 2.1 技術 取 現状2.1.1 技術 俯瞰太陽光発電技術 、 系 、 化合物系 、 有機系 大別 、 主 以下 挙 太陽電池 開発 。図表 2.1 太陽電池 種類 特徴種類 特徴 変換効率 実用化 状況 主 国内単結晶 200m 程度 薄 単結晶 基板 用 特長 ： 性能 信頼性 課題 ： 低 化 20% 実用化三洋電機 (HIT )結晶系多結晶 小 結晶 集 多結晶 基板 使用 特長 ： 単結晶 安価 課題 ： 単結晶 効率低 15% 実用化京 三菱電機系薄膜系 （ 非晶質 ） 微結晶 薄膜 基板上 形成
2、特長 ： 大面積 量産可能 課題 ： 効率低 9%() 実用化三菱重工業富士電機CIS 系 銅 等 原料 薄膜型 特長 ： 省資源 量産可能 高性能 可能性 課題 ： 資源量 12% 実用化 CdTe 系 原料 薄膜型 特長 ： 省資源 量産可能 低 課題 ： 毒性 11% 実用化 国内 ： 無 First Solar (米 )化合物系集光型 族元素 族元素 化合物 多接合化 集光技術 適用 特長 ： 超高性能 課題 ： 低 化（ 集光時 42%）研究段階大同特殊鋼色素増感 酸化 吸着 色素 光 吸収 発電 新 特長 ： 低 化 可能性 課題 ： 高効率化 耐久性（ 11%） 研究段階 精機有
3、機系有機薄膜 有機半導体 用 、 塗布 作製可能 特長 ： 低 化 可能性 課題 ： 高効率化 耐久性（ 8%） 研究段階新日本石油電工住友化学三菱化学 変換効率 、 但 括弧内 研究段階 変換効率 太陽光発電 技術 現状 NEDO 再生可能 技術白書 太陽光発電 技術 現状 4(1)結晶系 太陽電池1) 単結晶 太陽電池単結晶 太陽電池 、 様 太陽電池 中 最 歴史 古 太陽電池 。 種結晶 元 高温 作 円柱状 単結晶 （ 塊 ） 厚 200m 程度 作製 。 原子 規則正 並 単結晶 用 、 実用化 太陽電池 中 最 変換効率 高 （ 効率 14 20%）、 耐久性 信頼性 優 。 高
4、 、 大量生産 不向 課題 。現在 、 HIT（ Heterojunction with Intrinsic Thin-layer） 太陽電池 呼 、 単結晶 1 結合 2 積層 型 太陽電池 三洋電機 開発 、 製造販売 。 変換 効率 約 17% 高 、 単結晶 太陽電池 比較 、 高温時 特性低下 小 特徴 。図 表 2.2 単結晶 太陽電池出典 ： NEDO 資料2) 多結晶 太陽電池多結晶 太陽電池 、 単結晶 一 大 結晶 、 異 面方位 向 比較的小 結晶 継 、 厚 200m 程度 形成 。 単結晶 比較 効率 落 、 安価 製造 容易 、 効率 良 、 現在 最 普及 太陽電
5、池 。 効率 13 15% 。図 表 2.3 多結晶 太陽電池出典 ： NEDO 資料1 原子 配列 不規則 。 電子 流 悪 、 単結晶 等 比較 効率 落 。2 異種材料 形成 半導体 積層構造 。NEDO 再生可能 技術白書 太陽光発電 技術 現状 5(2)薄膜系 太陽電池薄膜系 太陽電池 、 必要量 削減 低 太陽電池 開発 。 結晶系 、 （ SiH4） 等 原料 CVD 法 3 基板上 薄膜 作製 。 使用量 結晶系 1/100程度 削減 上 、 200 以下 低温 製膜 、 製造 要 削減 、 大幅 低 化 可能 。 原子 配列 不規則 状態 電子 流 悪 、結晶系 （ 13 2
6、0%） 比較 効率 落 。 現在 効率 約 6 9% 。 、 夏場 高温環境下 効率 低下 少 特性 持 、 実用時 有利 面 。高効率化 取組 、 結晶粒 50 100nm 程度 微結晶 用 、 微結晶 積層 多接合太陽電池 4 実用化 。 変換効率 最高水準 12%5 太陽電池 高効率 。薄膜 、 基板 箔 等 用 太陽電池 製造 大 特徴 一 （ 図 表 2.4 写真右側 ）。図 表 2.4 薄膜系 太陽電 池出典 ： NEDO 資料(3)化合物系太陽電池1) CIS 系太陽電池CIS 系 （ CIGS 系 ） 太陽電池 、 代 銅 （ Cu）、 （ In）、 （ Ga）、 （ Se）
7、等 化合物半導体 使用 。 実用化 歴史 短 、 薄膜 、 軽量 、 省資源 、 低価格 多 長所 持 注目 浴 。一般的 結晶 比較 光 吸収率 高 、 1 2m 厚 発電 。市販 CIS 系太陽電池 変換効率 約 10 12 、 研究室 結晶 系 太陽電池並 20 近 効率 確認 。 、 製造工程数 結晶系 太陽電池 約半分 、 製造 大幅 削減 。 量産 容易 、 長辺 1m 以上 大面積 太陽電池 連続的 生産 可能 。 耐放射線性 極 優 、 宇宙用途 適 。 薄膜系 3 CVD Chemical Vapor Deposition 略 化学気相成長法 。 直流電圧等 印加 化 原料
8、、 化学反応 基板上 堆積 薄膜 形成 。4 多接合太陽電池 原理 集光型太陽電池 項 （ P6） 参照 。5 (株 ) 2010 年 6 月 7 日 （ http:/www.kaneka.co.jp/news/n100607.html）NEDO 再生可能 技術白書 太陽光発電 技術 現状 6 太陽電池 同様 、 金属箔 基板 用 軽量 太陽電池 作製 。希少金属 使用 、 資源制約 課題 、 技術的 希少金属使用 量 削減 等 、 2050 年以降 利用可能 見 。 、 代替材料 開発 進 。図 表 2.5 CIS 系太陽電池出典 ： NEDO 資料2) CdTe 系太陽電池毒物 高 原料
9、使用 、 日本 普及 、 欧米 大規模発電所用 導入 進 、 米国 First Solar 社 生産 販売量 急激 伸 。薄膜化 可能 、 基板上 比較的低温 良質 多結晶膜 形成 、 低 高効率 太陽電池 期待 。 市販 変換効率 約 9 11 。 等 基板 使用可能 。図 表 2.6 CdTe 系太陽電池出典 ： First Solar, Inc. （ http:/ 集光型太陽電池集光型太陽電池 、 小面積 高効率 多接合太陽電池 鏡 集 光 、高 発電効率 実現 太陽電池 。一般 太陽電池 p 型半導体 n 型半導体 組合 、 pn 接合 単接合太陽電池 変換効率 、 理論的 約 30%程度 限界 考 。 理論限界値 向上 太陽電池 一 、 複数 pn 接合 多接合太陽電池 。 2 接合 場合 型 呼 。太陽光 紫外線 赤外線 幅広 波長 含 。 多接合太陽電池 、 波長 短 光 6 大 p 型 n 型太陽電池 利用 、 透過 波長 長 光 6 固体中 電子 取 許容 範囲 （ 許容帯 ） 許容 範囲 （ 禁制帯 ）
