科学者たちは、薄型太陽電池の光吸収性を高めることに成功した。
研究によると、エネルギー効率の向上に加え、これらの新型パネルはコスト効率と信頼性ももたらすという。
科学者たちは生産開始を目指しており、設計をさらに研究することで、薄型太陽電池を本格的な商業的競争力のある製品にできると考えている。
このデータは、光の管理に注力する他の産業にも役立つ可能性がある。
サリー大学とインペリアル・カレッジ・ロンドンの科学者たちは、超薄型の太陽電池のエネルギー吸収率を25%向上させることに成功した。これは、このサイズのパネルとしては過去最高の記録である。
アムステルダムのAMOLFと共同で研究を行ったチームは、厚さわずか1マイクロメートルの太陽電池を使用し、シリコンパネルの上に無秩序なハニカム層を重ねた。このバイオフィリックデザインは、チョウの羽や鳥の目からインスピレーションを得ており、あらゆる角度から太陽光を吸収することで、パネルの効率を高めている。
この研究により、パネルのエネルギー吸収率が25%向上し、他の1マイクロメートル厚のパネルよりも高効率になった。研究者らは、研究結果を発表した。発表先は米国化学会の学術誌『Photonics』である。
「シリコンを扱ううえでの課題の一つは、光のおよそ3分の1がそのまま吸収されずに反射してしまい、エネルギーとして利用されないことです」と、サリー大学の先端技術研究所（ATI）のマリアン・フロレスクu氏は声明で述べた。「シリコン上の凹凸のある層がこの問題の解決に役立ち、当社の無秩序でありながらハイパーユニフォームなハニカム設計は特に効果的です。」
本研究のパネルは26.3 mA/cm2の吸収率に達したが、2017年に記録された従来の吸収率の最高値は19.72 mA/cm2であった。
超薄型パネルの効率と吸収率を高めることは、低コストの太陽光発電を実現するうえで極めて重要である。
「マイクロメートル厚のシリコン太陽光発電（PV）は、結晶シリコン（c-Si）製造の低コストと成熟度に、薄膜の軽量性と機械的な柔軟性を組み合わせるため、都市部や宇宙空間で太陽光エネルギーを利用するための、究極のコスト効率に優れ、信頼性が高く、環境にやさしいソリューションとなることが期待されます」と研究の著者らは説明した。
研究者らは、さらなる設計改良によってマクロメートル厚のパネルの効率がさらに高まり、既存の市販太陽電池パネルと競合できるようになると予想している。さらに、これらの柔軟なパネルは、使用方法の多様性という点でも利点をもたらす可能性がある。
「超薄型太陽光発電には大きな可能性があります。例えば、非常に軽量であるため、宇宙空間で特に役立ち、地球外での新たなプロジェクトを実現可能にするかもしれません」とフロレスク氏は述べた。「シリコンの使用量が大幅に減るため、地球上でもコスト削減が期待できます。さらに、モノのインターネット（IoT）からのさらなる恩恵をもたらし、現地で電力を供給するゼロエネルギービルの実現にもつながる可能性があります。」
太陽光発電以外にも、本研究は、光電気化学、固体発光、光検出器など、光の管理に注力する他の産業にも役立つ可能性がある。
本研究で超薄型パネルの吸収率向上に成功したことを受け、科学者たちは今後、商業パートナーを探し、製造計画を策定する予定である。
