テルル化カドミウム

DOE は、テルル化カドミウム（CdTe）太陽電池の現在の技術的・商業的障壁を克服することに焦点を当てた革新的研究を支援しています。 以下は、現在のプロジェクトのリスト、利点の概要、およびこの太陽電池技術に使用される生産と製造技術に関する考察です。

Background

CdTe 太陽電池は、結晶シリコンに次いで世界市場で 2 番目に多い太陽光発電 (PV) 技術で、現在世界市場の 5 % を占めています。 CdTe薄膜太陽電池は、迅速かつ安価に製造することができ、従来のシリコンベースの技術に代わる低コストな選択肢を提供します。 実験用CdTe太陽電池の記録的な効率は、ファーストソーラー社による22.1％で、ファーストソーラー社は最近、2015年末の商業用モジュール平均効率を16.1％と発表しています。

研究の方向性

現在のプロジェクトでは、結晶品質の向上、ドーピング制御の改善、および少数キャリア寿命の延長によって、より高いセル効率を追求しています。 また、メーカーは、毒性や材料の不足に関する懸念を軽減する方法として、材料の再利用やリサイクルの可能性を調査しています。

DOE ソーラー エネルギー テクノロジー オフィスの受賞者と CdTe に関わるプロジェクトの詳細については、以下を参照してください。

• Arizona State University (Photovoltaic Research and Development)
• Washington State University (Photovoltaic Research and Development)
• Texas State University (Photovoltaic Research and Development)
• Texas State University (Photovoltaic Research and Development)
• コロラド州立大学（太陽光発電研究開発）
• イリノイ大学シカゴ校（太陽光発電研究開発）
• Colorado State University (Photovoltaic Research and Development.The University of Illinois at Chicago)
• コロラド州立大学（ソーラーにおける小規模革新的プロジェクト）
• National Renewable Energy Laboratory（セル効率向上のための基礎プログラム）
• Oak Ridge National Laboratory（セル効率向上のための基礎プログラム）
• University of Chicago（次世代太陽光発電 II プロジェクト）
• University of Illinois at Urbana-> （次世代太陽光発電のためのイリノイ州立大学）
• Universitational Energy Laboratory（セル効率の向上のための基礎プロジェクト）
• Universitical Energy Laboratory（次世代太陽光発電のための基礎的プログラム）
• Universitical Energy Laboratory（次世代太陽光発電のための基礎プログラム）

Ubana-> （次世代エネルギーのための基礎プロジェクトChampaign (Foundational Program to Advance Cell Efficiency)

• University of Illinois (Bridging Research Interactions through collaborative Development Grants in Energy)
• University of South Florida (Foundational Program to Advance Cell Efficiency)

Benefits

CdTe 薄膜太陽電池の利点には、次のことが挙げられます。

• 高い吸収率。 テルル化カドミウムは、バンドギャップ エネルギーが約 1.45 defined (eV) のダイレクト バンドギャップ材料で、太陽光スペクトルによく一致し、単一接合を使用して太陽光を電気に変換するのにほぼ最適です。

製造

最も一般的な CdTe 太陽電池は、p ドープ CdTe 層と窓層として機能する n ドープ硫化カドミウム（CdS）層がマッチした単純 p-n ヘテロ接合構造で構成されています。 この構造は、CIGSセルのヘテロ接合に類似している。 ほとんどの薄膜太陽電池技術と同様に、キャリア収集はドリフト、またはフィールドアシスト収集によって行われます。

典型的なCdTe薄膜蒸着技術には、近接昇華、蒸気輸送蒸着、物理蒸着、スパッタ蒸着、電着、有機金属化学蒸着、スプレー蒸着、スクリーンプリント蒸着があります。

CdTe 太陽電池は、高品質の透明導電性酸化物 (TCO) -通常はフッ素ドープ酸化スズ (SnO2:F) – とバック電気コンタクト -通常は銅 (Cu) の金属または炭素ペーストを加えることで完成されます。 バックコンタクトに Cu を使用することの欠点は、CdTe および CdS 層に Cu 原子が徐々に拡散し、欠陥が発生して CdTe/CdS 接合部に Cu が蓄積しやすくなることです。 このアニール処理は、CdS層上にCdTe層を成長させた後、バックコンタクト蒸着前に、酸素の存在下、390℃付近の温度で行われます。 CdCl2 処理は、CdTe 粒子をより大きく成長させ、欠陥を不動態化するなど、CdTe 太陽電池にプラスの効果をもたらします。

テルル化カドミウム太陽電池の詳細については、エネルギー基礎のウェブサイトをご覧ください。