バイオ燃料・エタノール・新エネルギースレ - 1227192268

1461：とはずがたり：2014/12/24(水) 14:50:18: >>1460-1461
低コストかつ高効率を狙う

　研究チームがこのような手法を採用した理由は、RayGen Resourcesが開発するタワー式の集光型太陽光発電システム（CPV、同社はCSPVと呼ぶ）と組み合わせて商用化することを狙っているからだ。同社は今回の記録達成のため、設計、技術サポートを提供している。

　商用化のためには高い変換効率を達成しつつ、低コストで実現しなければならない。高効率な多接合太陽電池を新規に開発すると高コストになる。既存の製品を組み合わせることで低コスト・高効率というゴールを目指す。

　RayGen ResourcesのCPVは複数の平面鏡を地上に並べ、タワーに光を集める。図2では左端にあるタワーの頂上部に光が集まる。太陽電池セルが過熱するため、冷却も必要だ。その熱をエネルギー源として利用できるという。

　同社は2015年3月までにCPVを用いた同国初の太陽光発電所を南東部のヴィクトリア州に立ち上げる計画だ。その後、中国ZhuoZhou Intense Solarに10MW分のシステム中核部品を供給。ZhuoZhou Intense Solarは2016年8月までに中国青海省に太陽光発電所を建設する。

光フィルターはどのように働くのか

　3接合太陽電池セルは一般に、短波長の光吸収に適したInGaP（インジウムガリウムリン）やGaAs（ガリウムヒ素）、InGaAs（インジウムガリウムヒ素）、長波長の光に向くGe（ゲルマニウム）といった複数の化合物半導体などから適切なものを選択し、光が入射する方向に積み重ねた形をしている。

　ARENAによれば、最下層に配置するゲルマニウム層に高効率化の鍵がある。太陽光の一部をゲルマニウム層が十分に変換できず、熱に変えてしまうからだ。

　UNSWが2013年に公開した資料＊3）によれば、ゲルマニウム層が吸収する波長のうち、短波長側、近赤外線に当たる波長900～1100nmの部分が課題になる。そこで、この波長を素通し（透過）してシリコン太陽電池セルに導き、それ以外の波長の光を反射して3接合太陽電池セルに導く構造を作り上げる。光フィルターが機能する波長を正確に作り込み、さらに透過率と反射率のそれぞれを高めることが難しいのだという。

　UNSWなど3つの団体は、今回40.4％を達成した太陽電池セルや光フィルターの性能について公開していない。

　そこで、同資料から、シミュレーションの数値を紹介しよう。シミュレーションでは、300倍集光時に変換効率38.5％となるSpectrolabの3接合太陽電池セルと、80倍集光時に同26％となる米SunPowerのシリコン太陽電池セルを選んでいる。いずれも寸法は1cm角である。この状態で光フィルターを利用しないと、300倍集光の場合、変換効率は38.0％。光フィルターを最適設計・製造できれば、変換効率は同42.5％まで高まるとした。

　RayGen ResourcesのCTOであるJohn Lasich氏によれば、UNSWの技術は今後数年以内に変換効率45％に到達可能だという。

＊3） ACAP AUSIAPV Annual Report 2013（PDF資料）