川崎市および大阪市 – (BUSINESS WIRE) – パナソニック株式会社は、ガラス基板を用いた軽量化技術とインクジェット印刷による大面積塗布法（開口面積802cm2：長さ30cm x幅30cm×厚さ2mm）エネルギー変換効率（16.09％）。これは、新エネルギー産業技術総合開発機構（NEDO）による太陽光発電の普及促進に向けた「高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術の開発」の一環として実現したものです。太陽光発電は万能。
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このインクジェットベースのコーティング方法は広い領域をカバーできるため、部品の製造コストが削減されます。また、大面積・軽量・高変換効率のモジュールにより、ファサードなど従来の太陽光パネルの設置が困難な場所でも効率的な太陽光発電を実現します。
NEDOとパナソニックは今後もペロブスカイト層材料の改良を進め、結晶シリコン太陽電池に匹敵する高効率を実現し、新たな市場での実用化に向けた技術を構築していきます。
1. 背景 結晶シリコン太陽電池は世界で最も広く使用されており、日本のメガワット級の大規模太陽光発電、住宅、工場、公共施設分野で市場を獲得しています。これらの市場にさらに浸透し、新しい市場にアクセスするには、より軽量でより大きな太陽電池モジュールを作成することが重要です。
ペロブスカイト太陽電池*1は、発電層を含めた厚さが結晶シリコン太陽電池に比べて1%しかないため、結晶シリコンモジュールに比べて軽量化できるという構造上の利点があります。その軽量性により、透明導電性電極を用いたファサードや窓への設置など、さまざまな設置方法が可能となり、ネット・ゼロ・エネルギー・ビルディング（ZEB※2）の普及に貢献できると考えられます。さらに、各層を基板上に直接適用できるため、従来のプロセス技術と比較して安価な生産が可能になります。このため、ペロブスカイト太陽電池は次世代の太陽電池として注目されています。
一方で、ペロブスカイト技術は結晶シリコン太陽電池と同等のエネルギー変換効率25.2%※3を実現していますが、小型セルでは従来の技術では材料を広い面積に均一に行き渡らせることが困難でした。そのため、エネルギー変換効率が低下する傾向にある。
このような状況を踏まえ、NEDOでは太陽光発電の更なる普及を促進するため、「高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発」※4プロジェクトを実施しています。このプロジェクトの一環として、パナソニックは、ガラス基板を用いた軽量化技術と、ペロブスカイト太陽電池モジュール用基板に塗布するインクの製造・調整を行うインクジェット法による大面積塗布技術を開発した。これらの技術により、ペロブスカイト太陽電池モジュール（開口面積802cm2：縦30cm×横30cm×幅2mm）において、世界最高のエネルギー変換効率16.09%※5を達成しました。
また、製造工程においてインクジェット法による大面積塗布方式を採用することでコスト削減にも貢献し、大面積、軽量、高変換効率という特性により、従来では設置が困難だったファサードなどへの設置も可能となります。ソーラーパネル。会場内には高効率太陽光発電を設置。
パナソニックは、ペロブスカイト層の材料を改良することで結晶シリコン太陽電池に匹敵する高効率を実現し、新たな市場で実用化できる技術の創出を目指す。
2. 成果 当社は、原料を正確かつ均一に塗布できるインクジェット塗布法に着目し、ガラス基板上のペロブスカイト層を含む太陽電池の各層にその技術を適用し、高効率の大面積モジュールを実現しました。エネルギー変換効率。
【技術開発のポイント】 (1) インクジェット塗布に適したペロブスカイト前駆体の組成を改良する。ペロブスカイト結晶を形成する原子団のうち、メチルアミンは部品製造時の加熱工程における熱安定性に問題があります。(メチルアミンは熱によってペロブスカイト結晶から除去され、結晶の一部が破壊されます)。彼らは、メチルアミンの特定の部分を適切な原子径のホルムアミジン水素、セシウム、ルビジウムに変換することにより、この方法が結晶の安定化に効果的であり、エネルギー変換効率の向上に役立つことを発見しました。
(2) ペロブスカイトインクの濃度、塗布量、塗布速度の制御 インクジェット塗布法による成膜プロセスでは、パターン塗布には柔軟性がある一方、材料や各層表面のドットパターン形成には結晶の均一性が重要です。これらの要求に応えるため、ペロブスカイトインクの濃度を一定に調整し、印刷時の塗布量と塗布速度を精密に制御することで、大面積部品でも高いエネルギー変換効率を実現しました。
これらの技術を各層形成時のコーティングプロセスで最適化することで、結晶成長を促進し、結晶層の厚さと均一性を向上させることに成功しました。その結果、エネルギー変換効率16.09％を達成し、実用化に一歩近づいた。
3. 事後企画 NEDOとパナソニックは、大面積ペロブスカイトモジュールのプロセスコストの低減と軽量化を実現することで、これまで太陽電池が設置・採用されたことのない新たな市場の開拓を目指します。NEDOとパナソニックは、ペロブスカイト太陽電池に関する各種材料の開発をもとに、結晶シリコン太陽電池に匹敵する高効率の実現と、生産コスト15円/ワットまでの低コスト化を目指します。
この成果は、つくば国際会議場で開催されたペロブスカイト、有機太陽光発電、光エレクトロニクスに関するアジア太平洋国際会議（IPEROP20）で発表された。URL：https://www.nanoge.org/IPEROP20/program/program
【注】*1 ペロブスカイト太陽電池 光吸収層がペロブスカイト結晶で構成されている太陽電池。※2 ネット・ゼロ・エネルギー・ビルディング（ZEB） ZEB（ネット・ゼロ・エネルギー・ビルディング）とは、エネルギー負荷制御や効率的なシステムを導入することで、室内環境の質を維持し、省エネルギーと再生可能エネルギーを実現し、最終的には高品質な建物を実現することを目的とした非住宅ビルです。年間エネルギーベースバランスをゼロにします。※3 エネルギー変換効率25.2％ 韓国化学技術研究院（KRICT）とマサチューセッツ工科大学（MIT）は共同で小面積電池のエネルギー変換効率の世界記録を発表した。Best Research Cell Performance (2019年11月5日改訂) – NREL*4 高性能・高信頼性太陽光発電による発電コスト低減技術の開発 – プロジェクト名：高性能・高信頼性太陽光発電による発電コストの低減、高信頼性太陽光発電技術開発／新構造太陽電池の革新的研究／革新的低コスト生産・研究 – 事業期間：2015年～2019年（年次） – 参考：2018年6月18日NEDOプレスリリース「世界最大の薄膜ペロブスカイト太陽電池モジュール」 https://www.nedo.go.jp/news/AA5en_100391.html*5 エネルギー変換効率 16.09% 産業技術総合研究所 エネルギー効率値MPPT法（最大電力点追従法：より実使用時の変換効率に近い測定法）で測定。
パナソニック株式会社は、家庭用電化製品、住宅、自動車、B2B ビジネスの顧客向けにさまざまなエレクトロニクス技術とソリューションを開発する世界的リーダーです。パナソニックは2018年に創業100周年を迎え、グローバルに事業を拡大し、現在全世界で合計582社の子会社、87社の関連会社を運営しています。2019年3月31日時点の連結売上高は8兆003億円に達した。パナソニックは、各部門のイノベーションにより新たな価値を追求し、自社のテクノロジーでお客様のより良い生活とより良い世界の創造に努めてまいります。
投稿日時: 2023 年 12 月 5 日