Review
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【特集】 太陽電池における光の有効利用技術
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特集にあたって
Introduction
--------------------------------------------------------------------------------
松村道雄(大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 教授)
--------------------------------------------------------------------------------
金属触媒テクスチャーによる多結晶Si太陽電池の高効率化
High Efficiency Multicrystalline Si Solar Cells by Texturing with Metallic Catalysts
--------------------------------------------------------------------------------
西本陽一郎(三菱電機(株) 中津川製作所 太陽光発電システム部 セル開発課 専任)
筆者らは2003年に金属触媒を用いたテクスチャー形成技術を発表しているが,当時のプロセスはスループットが低く,量産に適用できるものではなかった。このたび,この技術をもとに,テクスチャー形成プロセス,セル作製プロセスの改良,最適化を行い,量産に適したプロセスへと替えることができた。本論文では,この新しい金属触媒テクスチャ ーのプロセスについて報告している。
【目次】
1. はじめに
2. 金属触媒Tex.
2.1 Tex.形成条件の最適化
2.1.1 マクロポーラス化
2.1.2 Agイオン濃度依存性
2.1.3 メソポーラスSi層の厚さ依存性
2.2 セルプロセスの最適化
3. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
結晶系シリコン太陽電池のドライエッチングによるテクスチャー形成
Crystalline Silicon Solar Cells textured by Dry Etching Process
--------------------------------------------------------------------------------
齋藤洋司(成蹊大学 理工学部 エレクトロメカニクス学科 教授)
結晶系太陽電池の光閉じ込めによる高効率化法としてテクスチャー構造形成があるが,その形成法としてドライエッチング法についてその原理から形成例について解説する。特に反応性イオンエッチングによる方法および反応性ガスを用いる方法を詳細に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ドライエッチング
3. プラズマエッチングによるテクスチャー形成
4. プラズマレスエッチングによるテクスチャー形成
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
レーザードーピングによるバックコンタクト型太陽電池の開発
Process Development for Back Contact Solar Cells by Laser Doping
--------------------------------------------------------------------------------
冬木隆(奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授)
355nmあるいは532nmの波長のレーザーを用い照射強度を変化させることにより,室温かつ大気中において,単結晶シリコンへの不純物ドーピングに成功した。太陽電池に応用した場合,熱拡散法と遜色ない開放端電圧および短絡電流密度を達成した。リソグラフィーを用いずに微細pn接合などの形成が可能であり,バックコンタクト型太陽電池作製への応用が期待される。
【目次】
1. はじめに
2. 実験方法
3. 結果および考察
3.1 ドーピングの深さ制御
3.2 レーザー照射後の表面状態
3.3 太陽電池特性
3.4 暗時電流電圧特性
3.5 裏面電界層の形成
4. おわりに
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シリコン系太陽電池における裏面反射の利用
Utilization of Back Reflection in Bulk and Thin-film Silicon Solar Cells
--------------------------------------------------------------------------------
齋 均((独)産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター シリコン新材料チーム)
安全かつ豊富なシリコンを原料とするシリコン系太陽電池は,太陽電池の大規模普及に向けて今後ますます重要性を増すと予想される。しかし,シリコン系材料は一般に光吸収係数が小さいため,高効率化・低コスト化に向けて,いわゆる光閉じ込め技術により太陽電池内部での光吸収を増やす必要がある。本稿では光閉じ込め技術のうち,特に裏面反射の利用について議論する。
【目次】
1. はじめに
2. 結晶シリコン太陽電池の裏面反射層
3. 薄膜シリコン太陽電池の裏面反射層
4. 薄膜シリコン用光閉じ込め裏面反射構造の開発
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Eu錯体による波長変換膜の基盤技術
Basic Technologies of Wavelength-Conversion Film by Using Eu-Complex
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鎌田憲彦(埼玉大学 大学院 理工学研究科 物質科学部門 教授)
金永模((独)産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター 評価・システムチーム 研究員)
福田武司(埼玉大学 大学院 理工学研究科 物質科学部門 助教)
近紫外光励起で高効率赤色発光するEu錯体の耐久性を改善するため,透明で気密性に優れたゾル-ゲルガラスによる封止を試みた。組成やプロセスの検討により,内部量子効率60%以上のガラス封止Eu錯体を得,封止による耐久性,耐熱性の改善を確認した。Si太陽電池の波長変換用に有望であり,さらなる信頼性の確保が望まれる。
【目次】
1. はじめに
2. Eu錯体の特徴と課題
3. ゾル-ゲル法によるガラスネットワークの制御
4. Eu(TTA)3phenのガラス封止と高効率化
5. 太陽電池への応用と課題
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
スクリーン印刷によるグリッド電極の細線化技術
Latest Screen Printing Technology for Fine Grid Patterns
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増利賢治((株)ムラカミ 技術部 執行役員)
今や世界各国で170社ほどのセルメーカーが存在する。印刷技術の最大のメリットは,最も量産性にたけた,かつ生産コストを低減できる点である。グリッド電極幅の細線化技術の向上は,製版技術,ペースト開発,印刷装置技術の総合力で決まる。今後も多くの可能性を秘めているのが印刷技術である。細線化技術(細くて厚みの厚い印刷)に関して記述する。
【目次】
1. はじめに
2. スクリーン印刷
3. 最適な高アスペクト比を得るために
3.1 スクリーン製版
3.2 印刷条件
3.3 ペースト特性
4. 太陽電池電極印刷の実情
5. 太陽電池用スクリーン製版に要求されるその他のポイント
6. まとめと今後の展望
--------------------------------------------------------------------------------
太陽電池の市場動向
Market Trend on Solar Cells
--------------------------------------------------------------------------------
編集部
【目次】
1. 概要
2. 開発動向
2.1 Si系の低コスト化
2.2 色素増感太陽電池の開発
2.3 有機薄膜太陽電池の開発
2.4 量子ドット型太陽電池の開発
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) シャープ
(2) 三菱化学
(3) 住友化学
(4) 新日本石油
(5) フジクラ
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(3)
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インサーション材料の組み合わせからなる12V非鉛系蓄電池
Twelve-volt Lead-free Batteries Consisting of Insertion Materials
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有吉欽吾(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 講師)
小槻勉(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
インサーション材料の組み合わせからなるイオン蓄電池を直列接続することによって12V蓄電池を構成し,世界的な「環境」「エネルギー」の大きな流れの中で,インサーション材料を用いた12V“非鉛系”蓄電池の可能性とその活躍の場を探る。
【目次】
1. はじめに
2. 12V蓄電池の概念設計および材料選択
3. 第1世代12V非鉛系蓄電池の特徴
4. 第2世代12V非鉛系蓄電池の特徴
5. 12V非鉛系蓄電池の可能性
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(3)
--------------------------------------------------------------------------------
ヒトは第三の目や手を得る―ホモ・サピエンスと知能機械との協働―
Cooperation Work between Human and Intelligent Machine
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
小林武治(大研医器(株) 商品開発研究所 グループ長)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
ヒトは,知能機械と協調あるいは一体化することで,知能機械の目や手を自分の第三の目や手として扱うことができる。本稿では,このヒトと知能機械とのインタラクションにより得られた新しい目と手をヒトの新しい進化ととらえ,このヒトの進化に貢献する作業支援ロボットとして,内視鏡手術中に内視鏡の把持位置決めを行い外科医を支援する内視鏡ロボットについて解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 内視鏡ロボット
2.1 内視鏡ロボットの分類
2.2 非自律型内視鏡ロボット(ガンマ型インタラクション)
2.3 自律型内視鏡ロボット(ゼロ型インタラクション)
3. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
連載講座 キャパシターと材料の新展開(1)
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高出力密度型リチウムイオンキャパシター
Lithium Ion Capacitor with High Energy/Power Density
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津端敏男(旭化成(株) 新事業本部 研究開発センター シニアマネージャ)
【目次】
1. はじめに
2. LiBとEDLCとLiCの違い
3. LiC用炭素負極材料
3.1 炭素負極
3.2 複合多孔性材料
3.3 LiB用負極材料と複合多孔性材料の比較
4. 高出力密度型LiC
4.1 LiCの内部抵抗
4.2 高出力型LiCの性能
5. おわりに
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スピロ型第4級アンモニウム(SBP)塩を用いた電気二重層キャパシター用電解液
Electrolytic Solution for Electric Double-layer Capacitor using Spiro-type Quaternary Ammonium (SBP)Salt
--------------------------------------------------------------------------------
千葉一美(日本カーリット(株) R&Dセンター)
【目次】
1. はじめに
2. 電解液に求められる特性
3. スピロ型第4級アンモニウム(SBP)
4. SBP電解液と他の電解液の特性比較
4.1 電導度-電解質濃度
4.2 粘性率-温度
4.3 内部抵抗-温度
4.4 レート特性
4.5 電解質の特性差
5. 溶媒種の効果
5.1 高電導度へのアプローチ
5.2 高耐電圧へのアプローチ
6. おわりに
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特集にあたって
Introduction
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松村道雄(大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 教授)
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金属触媒テクスチャーによる多結晶Si太陽電池の高効率化
High Efficiency Multicrystalline Si Solar Cells by Texturing with Metallic Catalysts
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西本陽一郎(三菱電機(株) 中津川製作所 太陽光発電システム部 セル開発課 専任)
筆者らは2003年に金属触媒を用いたテクスチャー形成技術を発表しているが,当時のプロセスはスループットが低く,量産に適用できるものではなかった。このたび,この技術をもとに,テクスチャー形成プロセス,セル作製プロセスの改良,最適化を行い,量産に適したプロセスへと替えることができた。本論文では,この新しい金属触媒テクスチャ ーのプロセスについて報告している。
【目次】
1. はじめに
2. 金属触媒Tex.
2.1 Tex.形成条件の最適化
2.1.1 マクロポーラス化
2.1.2 Agイオン濃度依存性
2.1.3 メソポーラスSi層の厚さ依存性
2.2 セルプロセスの最適化
3. おわりに
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結晶系シリコン太陽電池のドライエッチングによるテクスチャー形成
Crystalline Silicon Solar Cells textured by Dry Etching Process
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齋藤洋司(成蹊大学 理工学部 エレクトロメカニクス学科 教授)
結晶系太陽電池の光閉じ込めによる高効率化法としてテクスチャー構造形成があるが,その形成法としてドライエッチング法についてその原理から形成例について解説する。特に反応性イオンエッチングによる方法および反応性ガスを用いる方法を詳細に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ドライエッチング
3. プラズマエッチングによるテクスチャー形成
4. プラズマレスエッチングによるテクスチャー形成
5. おわりに
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レーザードーピングによるバックコンタクト型太陽電池の開発
Process Development for Back Contact Solar Cells by Laser Doping
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冬木隆(奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授)
355nmあるいは532nmの波長のレーザーを用い照射強度を変化させることにより,室温かつ大気中において,単結晶シリコンへの不純物ドーピングに成功した。太陽電池に応用した場合,熱拡散法と遜色ない開放端電圧および短絡電流密度を達成した。リソグラフィーを用いずに微細pn接合などの形成が可能であり,バックコンタクト型太陽電池作製への応用が期待される。
【目次】
1. はじめに
2. 実験方法
3. 結果および考察
3.1 ドーピングの深さ制御
3.2 レーザー照射後の表面状態
3.3 太陽電池特性
3.4 暗時電流電圧特性
3.5 裏面電界層の形成
4. おわりに
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シリコン系太陽電池における裏面反射の利用
Utilization of Back Reflection in Bulk and Thin-film Silicon Solar Cells
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齋 均((独)産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター シリコン新材料チーム)
安全かつ豊富なシリコンを原料とするシリコン系太陽電池は,太陽電池の大規模普及に向けて今後ますます重要性を増すと予想される。しかし,シリコン系材料は一般に光吸収係数が小さいため,高効率化・低コスト化に向けて,いわゆる光閉じ込め技術により太陽電池内部での光吸収を増やす必要がある。本稿では光閉じ込め技術のうち,特に裏面反射の利用について議論する。
【目次】
1. はじめに
2. 結晶シリコン太陽電池の裏面反射層
3. 薄膜シリコン太陽電池の裏面反射層
4. 薄膜シリコン用光閉じ込め裏面反射構造の開発
5. おわりに
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Eu錯体による波長変換膜の基盤技術
Basic Technologies of Wavelength-Conversion Film by Using Eu-Complex
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鎌田憲彦(埼玉大学 大学院 理工学研究科 物質科学部門 教授)
金永模((独)産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター 評価・システムチーム 研究員)
福田武司(埼玉大学 大学院 理工学研究科 物質科学部門 助教)
近紫外光励起で高効率赤色発光するEu錯体の耐久性を改善するため,透明で気密性に優れたゾル-ゲルガラスによる封止を試みた。組成やプロセスの検討により,内部量子効率60%以上のガラス封止Eu錯体を得,封止による耐久性,耐熱性の改善を確認した。Si太陽電池の波長変換用に有望であり,さらなる信頼性の確保が望まれる。
【目次】
1. はじめに
2. Eu錯体の特徴と課題
3. ゾル-ゲル法によるガラスネットワークの制御
4. Eu(TTA)3phenのガラス封止と高効率化
5. 太陽電池への応用と課題
6. おわりに
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スクリーン印刷によるグリッド電極の細線化技術
Latest Screen Printing Technology for Fine Grid Patterns
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増利賢治((株)ムラカミ 技術部 執行役員)
今や世界各国で170社ほどのセルメーカーが存在する。印刷技術の最大のメリットは,最も量産性にたけた,かつ生産コストを低減できる点である。グリッド電極幅の細線化技術の向上は,製版技術,ペースト開発,印刷装置技術の総合力で決まる。今後も多くの可能性を秘めているのが印刷技術である。細線化技術(細くて厚みの厚い印刷)に関して記述する。
【目次】
1. はじめに
2. スクリーン印刷
3. 最適な高アスペクト比を得るために
3.1 スクリーン製版
3.2 印刷条件
3.3 ペースト特性
4. 太陽電池電極印刷の実情
5. 太陽電池用スクリーン製版に要求されるその他のポイント
6. まとめと今後の展望
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太陽電池の市場動向
Market Trend on Solar Cells
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編集部
【目次】
1. 概要
2. 開発動向
2.1 Si系の低コスト化
2.2 色素増感太陽電池の開発
2.3 有機薄膜太陽電池の開発
2.4 量子ドット型太陽電池の開発
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) シャープ
(2) 三菱化学
(3) 住友化学
(4) 新日本石油
(5) フジクラ
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(3)
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インサーション材料の組み合わせからなる12V非鉛系蓄電池
Twelve-volt Lead-free Batteries Consisting of Insertion Materials
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有吉欽吾(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 講師)
小槻勉(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
インサーション材料の組み合わせからなるイオン蓄電池を直列接続することによって12V蓄電池を構成し,世界的な「環境」「エネルギー」の大きな流れの中で,インサーション材料を用いた12V“非鉛系”蓄電池の可能性とその活躍の場を探る。
【目次】
1. はじめに
2. 12V蓄電池の概念設計および材料選択
3. 第1世代12V非鉛系蓄電池の特徴
4. 第2世代12V非鉛系蓄電池の特徴
5. 12V非鉛系蓄電池の可能性
6. おわりに
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新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(3)
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ヒトは第三の目や手を得る―ホモ・サピエンスと知能機械との協働―
Cooperation Work between Human and Intelligent Machine
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
小林武治(大研医器(株) 商品開発研究所 グループ長)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
ヒトは,知能機械と協調あるいは一体化することで,知能機械の目や手を自分の第三の目や手として扱うことができる。本稿では,このヒトと知能機械とのインタラクションにより得られた新しい目と手をヒトの新しい進化ととらえ,このヒトの進化に貢献する作業支援ロボットとして,内視鏡手術中に内視鏡の把持位置決めを行い外科医を支援する内視鏡ロボットについて解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 内視鏡ロボット
2.1 内視鏡ロボットの分類
2.2 非自律型内視鏡ロボット(ガンマ型インタラクション)
2.3 自律型内視鏡ロボット(ゼロ型インタラクション)
3. おわりに
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連載講座 キャパシターと材料の新展開(1)
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高出力密度型リチウムイオンキャパシター
Lithium Ion Capacitor with High Energy/Power Density
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津端敏男(旭化成(株) 新事業本部 研究開発センター シニアマネージャ)
【目次】
1. はじめに
2. LiBとEDLCとLiCの違い
3. LiC用炭素負極材料
3.1 炭素負極
3.2 複合多孔性材料
3.3 LiB用負極材料と複合多孔性材料の比較
4. 高出力密度型LiC
4.1 LiCの内部抵抗
4.2 高出力型LiCの性能
5. おわりに
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スピロ型第4級アンモニウム(SBP)塩を用いた電気二重層キャパシター用電解液
Electrolytic Solution for Electric Double-layer Capacitor using Spiro-type Quaternary Ammonium (SBP)Salt
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千葉一美(日本カーリット(株) R&Dセンター)
【目次】
1. はじめに
2. 電解液に求められる特性
3. スピロ型第4級アンモニウム(SBP)
4. SBP電解液と他の電解液の特性比較
4.1 電導度-電解質濃度
4.2 粘性率-温度
4.3 内部抵抗-温度
4.4 レート特性
4.5 電解質の特性差
5. 溶媒種の効果
5.1 高電導度へのアプローチ
5.2 高耐電圧へのアプローチ
6. おわりに
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