極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

沸騰大変動時代(六十四)

2024年06月19日 | りすく・インパクト・まね維持面と

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと
)と兜(かぶと)を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」


【季語と短歌:6月19日】


         父がする親子健在確認日  

                                        吉岡正孝                                                             50年生・ひのくに
                                         ちさき炎

  雨ゆえに長く尾を引く命へと奔りゆきにし今のサイレン
  はなっから留守と決めたる町内が回覧板をドアに押し込む
  印龍にひれ伏したのを見届けてこらえ続けた手洗いへたつ
  わが持てる日々のひと日を潰すかに雨はいきおい増して降るなり
  此れの世へ物言わずとも蝋燭のちさき炎のこのあたたかさ

                               「短歌研究」



2023年は再エネ容量か`過去最高、中国がけん引
「2030年までに再エネ3倍」には
さらなる行動が必要IRENA発表
3月27日、国際再生可能エネルギー機関(IRENA)は2023年の再生可能エ
ネルギー容量の統計について報告した(「Renewabiecapac吟statistics 2024
」).2023年の再生可能エネルギー容量は過去最大に達したものの、2030
年までに目標とする3倍の発電容量を達成できるペースではないとして、
IRENAは対策を求めている。
Renewable capacity statistics 2024
2023年の世界の再生可能エネルギー容量は3870GWに達し、再生可能エ
ネルギー導入の新記録を達成した。同時に、総発電容量に占める再生
可能エネルギーの割合は、2022年の84%に対し、2023年には86%に達
した。この傾向は、再生可能エネルギーの利用が急速に増加している
ことと、化石燃料など非再生可能エネルギー容量が減少していること
の両方を示す。

しかし、報告書は国連気候変動枠組条約第28回締約国会議(COP28)で
合意された「2030年までに再生可能エネルギー発電容量3倍」の目標達成
にはまだ遠いと指摘する。
IRENAのフランチェスコ・ラ・カメラ事務局長は、進捗速度は十分で

ないとし、政策的な介入とグローバルな軌道修正が必要だと述べる。 
                       
2023年の再生可能エネルギー容量は前年と比較して473GW増加したが、
増加には地域の偏りがある。中国が拡大をけん引し、アフリカでわず
かな伸びがあった一方て、多くの発展途上国で拡大が進んでいないと
いう。 

地域別に見ていくと、アシアが69%旧2フ.8GW)の増加幅を占めた。ア
ジアの増加をけん引したのは前述の通り中国で、その発電容量は前年
から63%増加し、29フ.6GWに達した。なお、アジアは現在、仝再生可能
エネルギー容量の約50%を占めている。その他の地域で大幅な伸びを
示しだのは、中東の16.6%増、欧州の10%増、オセアニアの9.4%増
だった。G7諸国(カナダ仏、独、伊、英、米、日本)全体では7.6%増加
し、69.4GWの増加となった。
G20諸国(Gフ十アルゼンチン、オーストラリア、ブラジル、中国、イン

ド、インドネシア、韓国、メキシコ、ロシア、サウジアラビア、南ア
フリカ、トルコ、欧州)は15%増加し、30.84GWに達した。
しかし、世界が3イ音目標の11TW以上に達するには、G20加盟国だけで203

0年までに再生可能エネルギー容量を9.4TWにする必要があるという。



引き続き太陽光発電が再エネをリード
再生可能エネルギー容量の拡大は引き続き太陽光エネルギーが大部分
を占めている。2023年の再生可能エネルギー増加のうち、太陽光発電が
73%を占め、14億1900万kWに達し、次いで風力発電が24%を占めた。 
そのほか水力発電、バイオエネルギー、地熱エネルギーは拡大が鈍化
している。
水力発電は主に中国で増加し、オーストラリア、ナイジェリア、コロンビ

アでも0.5GW以上の増加となった。
バイオは中国、日本、ブラジル、ウルグアイ、地熱エネルギーは、イ
ンドネシアがけん引した。オフグリッド電力は欧州や北米を除く地域
で拡大し、オフグリッド太陽光発電がその大半を占めた。
Renewable power capaclty by reglon


出所】Intemational Renewable Energy Agency(「RENA)-“Record Grow
th in Renewabies,but Progress Need to be Equitable" https;//www.irena.org/News/pressrejeases/2024/Mar/Record-Growth-in-Rene-
wables-but・Progress・Needs-to-be-Equitable




【最新ペロブスカイト太陽電池製造技術⑤

❏ 特開2024-058455 電圧整合タンデム太陽電池モジュール 株式会

豊田中央研究所 
【発明を実施するための形態】
【0038】電圧整合タンデム太陽電池モジュール100では、トッ
プセルが互いに直列接続されたトップモジュール200と、ボトムセ
ルが互いに直列接続されたボトムモジュール202と、が並列に外部
正極端子(+)及び外部負極端子(-)に接続される。【0039】

第2の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モジュール10

2は、図3に示すように、2つのトップサブモジュール200a,2
00bを含むトップモジュール200及び2つのボトムサブモジュー
ル202a,202bを含むボトムモジュール202から構成される。

【図3】第2の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モジュ

ールの構成を示す断面図
【符号の説明】10  基板、12、第1導電層、14  光電変換層、
16  第2導電層、18(18a,18b,18c)  間隙、20  
基板、22、第3導電層、24  光電変換層、26  第4導電層、2
8(28a,28b,28c)  間隙、30  導電層、200  トッ
プモジュール、200a,200b  トップサブモジュール、202  
ボトムモジュール、202a,202b  ボトムサブモジュール。

【図4】第2の実施の形態におけるトップモジュールの電気接続の構
成を示す図

【0040】図4は、電圧整合タンデム太陽電池モジュール102に
おけるトップサブモジュール200a及びトップサブモジュール20
0bの配置及び接続を示す。図4に示すように、トップサブモジュー
ル200aとトップサブモジュール200bは、同一面内に並べて配
置され、互いに電気的に並列に接続される。図5は、電圧整合タンデ
ム太陽電池モジュール102におけるボトムサブモジュール202a
及びボトムサブモジュール202bの配置及び接続を示す。図5に示
すように、ボトムサブモジュール202aとボトムサブモジュール2
02bは、同一面内に並べて配置され、互いに電気的に直列に接続さ
れる。【0041】


【図5】第2の実施の形態におけるボトムモジュールの電気接続の構
成を示す図

このような配置及び接続で構成されるトップモジュール200及びボ
トムモジュール202を光入射側からみて重なり合うように配置する
ことで電圧整合タンデム太陽電池モジュール102が構成される。
【図6】第3の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モジュ
ールの構成を示す断面図

【0042】第3の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モ
ジュール104は、図6に示すように、2つのトップサブモジュール
200a,200bを含むトップモジュール200及び2つのボトム
サブモジュール202a,202bを含むボトムモジュール202か
ら構成される。電圧整合タンデム太陽電池モジュール102では、2
つのトップサブモジュール200a,200bは異なる基板上に形成
され、2つのボトムサブモジュール202a,202bも異なる基板
上に形成されている。これに対して、電圧整合タンデム太陽電池モジ
ュール104では、2つのトップサブモジュール200a,200b
は同一の基板に形成され、2つのボトムサブモジュール202a,2
02bも同一の基板上に形成されている点で異なっている。【0043】


【図7】第3の実施の形態におけるトップモジュールの電気接続の構
成を示す図

図7は、電圧整合タンデム太陽電池モジュール104におけるトップ

サブモジュール200a及びトップサブモジュール200bの配置及
び接続を示す。図7に示すように、トップサブモジュール200aと
トップサブモジュール200bは、互いに電気的に並列に接続される。
図8は、電圧整合タンデム太陽電池モジュール104におけるボトム
サブモジュール202a及びボトムサブモジュール202bの配置及
び接続を示す。図8に示すように、ボトムサブモジュール202aと
ボトムサブモジュール202bは、互いに電気的に直列に接続される。

【図8】第3の実施の形態におけるトップモジュールの電気接続の構
成を示す図

【0044】このような配置及び接続で構成されるトップモジュール

200及びボトムモジュール202を光入射側からみて重なり合うよ
うに配置することで電圧整合タンデム太陽電池モジュール104が構
成される。【0045】 
電圧整合タンデム太陽電池モジュール102,104において、光入
射面側からみたトップモジュール200及びボトムモジュール202
の大きさは同一とすることが好適である。すなわち、光入射面側から
みたトップサブモジュール200a,200bの合計の大きさとボト
ムサブモジュール202a,202bの合計の大きさは同一とするこ
とが好適である。また、光入射面側からみたトップサブモジュール2
00a,200bを構成する基板10の合計の大きさとボトムサブモ
ジュール202a,202bを構成する基板20の合計の大きさを同
一にすることが好適である。また、光入射面側からみたトップサブモ
ジュール200a,200bを構成する光電変換層14を形成した面
積とボトムサブモジュール202a,202bを構成する光電変換層
24を形成した面積とを同一にすることが好適である。【0046】

【図9】第4の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モジュ
ールの構成を示す断面図

【図10】第4の実施の形態におけるトップモジュールの電気接続の
構成を示す図

【図11】第4の実施の形態におけるトップモジュールの電気接続の
構成を示す図

第4の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池モジュール10

6は、図9、図10及び図11に示すように、1つのトップサブモジ
ュール200aを含むトップモジュール200及び2つのボトムサブ
モジュール202a,202bを含むボトムモジュール202から構
成される。電圧整合タンデム太陽電池モジュール106では、2つの
ボトムサブモジュール202a,202bは同一基板上に形成され、
互いに電気的に直列に接続される。そして、トップサブモジュール2
00aと2つのボトムサブモジュール202a,202bとが光入射
側からみて重なり合うように配置することで電圧整合タンデム太陽電
池モジュール106が構成される。【0047】

 電圧整合タンデム太陽電池モジュール106では、1つのトップサブ
モジュール200aと2つのボトムサブモジュール202a,202b
の大きさを同一とすることが好適である。互いに直列接続された2つ
のボトムサブモジュール202a,202bと1つのトップサブモジ
ュール200aの大きさを同一とすることで、トップサブモジュール
200aは実質的にボトムサブモジュール202a,202bと同じ
大きさの2つのトップサブモジュールを並列に接続したのと同じ構成
と見做すことができる。【0048】

電圧整合タンデム太陽電池モジュールの光電変換動作をモデル化し、

電流密度-電圧(J-V)特性を導出した。これと、1年間にわたっ
て実測された日射スペクトルと気温の変動のデータを用いて、年間平
均の変換効率(積算日射量に対する積算発電量の比)を求めた。

【図12】電圧整合タンデム太陽電池モジュールのモデルの構成を示
す図
【0049】  図12は、電圧整合タンデム太陽電池モジュールのモ

デルの構成を示す。モデルでは、光入射側の導電層をTCO(transpar-
ent conductive oxide)膜とし、反対側の導電層をMo膜とした。また、
セルを直列接続した方向をX方向(X座標)とした。X方向に沿って、
1つのセルの長さをvb、発電に有効なセルの幅w、セル間の接続領
域の幅dとした。また、以下の説明において、トップモジュールに関
する値については下付文字tで示し、ボトムモジュールに関する値に
ついては下付文字bで示す。
                         この項つづく
【今夜の映画音楽】







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沸騰大変動時代(六十三)

2024年06月18日 | りすく・インパクト・まね維持面と

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと
)と兜(かぶと)を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」


【季語と短歌:6月18日】


        梅雨入りや晴れ雨曇り入り乱れ 

     風つのる春夜の闇よりきれぎれに鋭く啼く犬のこゑ遣りくる
     このままに寝入りてしまへばわが魂も闇夜の犬となりて咆ゆべし
     声の限り吼えてもみむか浮かびくるあの顔この顔うすら笑ひす
     二〇二四年二月二四日先負 泥沼化の三年目に入る
     つくづくと見上ぐる空より降りくるはミサイルに非ず 満天の星


                        船間和子
                       熊本県八代市
                         「短歌研究」

                 「研究詠草」東直子 選
   ※ 一気詠みし、胸が詰まりました。皆さんの研鑽にエール!

気候変動対策を講じないことのコストは、
      気候変動対策のコストよりも高い」


2023年は「史上最も暑い年」1.45℃上昇にWMOが警鐘壱

3月19日、世界気象機関(WMO)は2023年の地球の気温に関する報告
State of the Globbal Climate 2023」の中で、2023年の平均気温は18
50年観測開始以来、最高値となったことを正式に発表。WMOは,
Red Alert」(レッド・アラート:非常警報)という言葉を用いて対策
を呼び掛けた。



2023年は異常気象・気象災害の1年
2023年の平均気温は、産業革命前の水準を1.45℃(±0.12℃)上回リ、
1850年観測開始以来、最高値となった。同年までの10年間も観測史上
最も暑い10年間だったという。
さらにCO2、メタン、窒素酸化物(Nox)などの温室効果ガス(GHG)

濃度、海洋温暖化と酸性化、海面上昇、海氷面積・氷河の減少において
も過去最高値を記録した。2023年は熱波・洪水・干ばつ・山火事・熱
帯低気圧などが何百万人もの生活に影響と数十徳ドルの経済的損失を
もたらした。GHG濃度には、2023年中に起こったカナダやハワイ、

ギリシャなどでの大規模な山火事が影響していると見られる。

1.5℃にこれほど近づいたことはない
WMO事務局長のセレステ・サウロ氏は、「パリ協定の下限気温1.5
℃まで、一時的とはいえ、これほど近づいたことはない。 WMOは世
界に向けてレッド・アラートを鳴らしていく」とコメントした。さらに、
気温だけではなく海の暖かさ、氷河の後退、南極の海氷の減少は特に

危惧するべき事態だと言う。2023年末には、海洋の90%以上が熱波に
見舞われ、重要な生態系と食料システムが被害を受けた。世界の氷河
は、北米西部と欧州での極端な融解によって、1950年以来過去最大の
減少に見舞われた。南極の海氷面積も過去最小を記録した。過去10年
間(2014~2023年)の海面上昇率は、衛星記録の最初の10年間(1993~
2002年)から2倍以上になっている。
                        この項つづく



【最新ペロブスカイト太陽電池製造技術④

❏ 特開2024-058455 電圧整合タンデム太陽電池モジュール 株式会

豊田中央研究所 
【発明を実施するための形態】
【0026】光電変換層14は、光を吸収して電気エネルギーに変換

する層である。光電変換層14は、第1導電層12上に形成される。
光電変換層14は、後述するボトムモジュール202の光電変換層2
4よりバンドギャップが広い材料から構成される。すなわち、光電変
換層14は、ボトムモジュール202の光電変換層24より短波長の
光を吸収する材料から構成される。光電変換層14は、バンドギャッ
プEg(t)が1.5eV以上1.8eV以下の材料から構成するこ
とが好適である。当該バンドギャップEg(t)の条件を満たす材料
は、例えば、有機無機ハイブリッドペロブスカイト(PVK)が挙げ
られる。PVKの組成を調整することによって当該バンドギャップE
g(t)の条件を満たす材料とすることができる。

【0027】第2導電層16は、ボトムモジュール202において光

電変換に利用される波長領域の光を透過する導電性の材料で構成され
る。第2導電層16は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、
または酸化チタンなどの金属酸化物を少なくとも1つとすることがで
きる。また、これらの金属酸化物に、錫、亜鉛、タングステン、アン
チモン、チタン、セリウム、ガリウムなどのドーパントがドープされ
ていてもよい。第2導電層16は、蒸着法、CVD法、スパッタリン
グ法等の薄膜形成方法により形成することができる。【0028】


第2導電層16は、光電変換層14を形成後、光電変換層14に間隙
18bを形成した後に形成される。これによって、間隙18bを介し
て、第2導電層16は隣のセルの第1導電層12と電気的に接続され
る。また、光電変換層14及び第2導電層16は、トップモジュール
200を構成するトップセル毎に間隙18cによって分離されている
。これによって、トップモジュール200を構成する各トップセルは
互いに直列接続された構成とされる。【0029】

なお、トップモジュール200は、光入射側から、第2導電層16、
光電変換層14、第1導電層12及び基板10の順に配置した構成と
してもよい。この場合、第2導電層16は、トップモジュール200
及びボトムモジュール202において光電変換に利用される波長領域
の光を透過する材料で構成することが好適である。また、第1導電層
12及び基板10は、ボトムモジュール202において光電変換に利
用される波長領域の光を透過する材料で構成することが好適である。

【0030】ボトムモジュール202は、複数のボトムセル(太陽電
池セル)を複数直列に接続して構成される。ボトムモジュール202
は、基板20、第3導電層22、光電変換層24及び第4導電層26
を含んで構成される。基板20、第3導電層22、光電変換層24及
び第4導電層26は、光入射側の反対側から順に積層されてボトムモ
ジュール202を構成し、入射された光を電気エネルギーに変換する
機能を発揮する。【0031】

基板20は、ボトムモジュール202を構造的に支持する部材である。
基板20の材料は、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス、
プラスチック、セラミックス、金属等で構成することができる。

【0032】第3導電層22は、基板20上に形成される。第3導電
層22は、導電性の材料で構成される。第3導電層22は、例えば、
酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、または酸化チタンなどの金属酸
化物を少なくとも1つとすることができる。また、これらの金属酸化
物に、錫、亜鉛、タングステン、アンチモン、チタン、セリウム、ガ
リウムなどのドーパントがドープされていてもよい。第3導電層22
は、モリブデンなどの金属としてもよい。第3導電層22は、蒸着法、
CVD法、スパッタリング法等の薄膜形成方法により形成することが
できる。第3導電層22は、ボトムモジュール202を構成するボト
ムセル毎に間隙28aによって分離されている。【0033】

光電変換層24は、光を吸収して電気エネルギーに変換する層である。
光電変換層24は、第3導電層22上に形成される。光電変換層24
は、トップモジュール200の光電変換層14よりバンドギャップが
狭い材料から構成される。すなわち、光電変換層24は、トップモジ
ュール200の光電変換層14より長波長の光を吸収する材料から構
成される。光電変換層24は、バンドギャップEg(b)が1.0e
V以上1.2eV以下の材料から構成することが好適である。当該バ
ンドギャップEg(b)の条件を満たす材料は、例えば、Cu(IN
,Ga)Se2、有機無機ハイブリッドペロブスカイト(PVK)が
挙げられる。Cu(IN,Ga)Se2やPVKの組成を調整するこ
とによって当該バンドギャップEg(b)の条件を満たす材料とする
ことができる。【0034】

第4導電層26は、ボトムモジュール202において光電変換に利用
される波長領域の光を透過する導電性の材料で構成される。第4導電
層26は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、または酸化
チタンなどの金属酸化物を少なくとも1つとすることができる。また、
これらの金属酸化物に、錫、亜鉛、タングステン、アンチモン、チタ
ン、セリウム、ガリウムなどのドーパントがドープされていてもよい。
第4導電層26は、蒸着法、CVD法、スパッタリング法等の薄膜形
成方法により形成することができる。【0035】

第4導電層26は、光電変換層24を形成後、光電変換層24に間隙
28bを形成した後に形成される。これによって、間隙28bを介し
て、第4導電層26は隣のセルの第3導電層22と電気的に接続され
る。また、光電変換層24及び第4導電層26は、ボトムモジュール
202を構成するボトムセル毎に間隙28cによって分離されている。
これによって、ボトムモジュール202を構成する各ボトムセルは互
いに直列接続された構成とされる。【0036】


なお、ボトムモジュール202は、光入射側から、基板20、第3導

電層22、光電変換層24及び第4導電層26の順に配置した構成と
してもよい。この場合、基板20及び第3導電層22は、ボトムモジ
ュール202において光電変換に利用される波長領域の光を透過する
材料で構成される。また、第4導電層26は、透光性は必要とされな
い。【0037】

トップモジュール200とボトムモジュール202は光入射面側から

みて互いに重なり合うように配置される。ここで、光入射面側からみ
たトップモジュール200とボトムモジュール202の大きさは同一
とすることが好適である。また、光入射面側からみたトップモジュー
ル200の基板10とボトムモジュール202の基板20の大きさを
同一にすることが好適である。また、光入射面側からみたトップモジ
ュール200の光電変換層14を形成した面積とボトムモジュール2
02の光電変換層24を形成した面積とを同一にすることが好適であ
る。ここで、同一とは、完全に等しいのみならず、ほぼ等しいことも
意味する。具体的には、同一であることが好適であるとは、互いに±
10%以内で等しいことが好適であることを意味する。
                         この項つづく 

                                                     
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沸騰大変動時代(六十二)

2024年06月18日 | りすく・インパクト・まね維持面と

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと
)と兜(かぶと)を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」




【初夏の鍋料理①:梅干しと夏野菜のラトツゥイユ鍋】
あさイチで「梅干しとトマトソースのトツゥイユ」が放送されて
梅干しとトマトがコントラ(酷)、この場合「塩味と旨味が味わいを
深める」という・
その昔には貧乏人の食事と考えられていたラタトゥイユ。残り物の野
菜を何時間も煮込み、時には野菜くずまで鍋に入れることもあったよ
うです。生まれ故郷はフランス・プロヴァンス地方のニース。この地
域で今も話されているオック語で「ラタ」は「食べ物」、「トゥイユ
」は「混ぜる」を意味します。今ではヨーロッパ各国でトップシェフ
のレパートリーにもなっている人気メニュー。これだけ広範囲に定着
しているため、多種多様なバリエーションが生まれていますが、基本
の材料は、玉ねぎ、ニンニク、パプリカ、トマト、ナス。野菜をふん
だんに使い、消化にも良いため、とてもヘルシー。
※参考:梅干しだけでなくゴーヤは使えないかサーフすると「ゴー
ヤと梅干しを使った夏のラトツゥイユレシピ」を検索

【季語と短歌:6月17日】
   
        梅雨闇の玉音放送美らの海  

      真摯に受け止め巻き返しを誓う沖縄知事の弁。


【最新ペロブスカイト太陽電池製造技術③】
❏ 特開2024-058455 電圧整合タンデム太陽電池モジュール 株式会
 豊田中央研究所 
【背景技術】
【0005】また、PVK材料は、その組成の調整によりバンドギャ
ップを調整することができる。実際、PVK材料を用いて1.1eV
~1.8eVの範囲で高い変換効率をもつ太陽電池が実現されている。
CIGS材料についても組成の調整によりバンドギャップを1.0e
V~1.2eVの範囲で調整することができ、CIGS材料を用いて
高い変換効率をもつ太陽電池が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献1】 特表2011-526737号公報
【非特許文献】
【非特許文献1】
H. Liu, et al., Cell Rep. Phys. Sci. 1, 100037 (2020)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
二端子モジュールで高い変換効率を得るためには、トップモジュール

とボトムモジュールの電流整合が必要である。したがって、トップモ
ジュールとボトムモジュールの材料のバンドギャップの組み合わせが
制限される。また、二端子モジュールの太陽電池を日射スペクトルが
変動する環境下で使用すると、トップモジュールとボトムモジュール
の電流整合が破れるので変換効率が低下する。
四端子モジュールの場合、トップモジュールとボトムモジュールから

電力が個別に出力されるので、電流整合の制約がない。したがって、
二端子モジュールよりも高い変換効率となり得る。しかしながら、電
圧の異なる2系統の電力が出力されるため、パワーコンディショナー
が2系統必要になり、かつ配線が複雑になる。また、モジュールの重
量増や高コストにつながる。

二端子モジュールで高い変換効率を得るためには、トップモジュール

とボトムモジュールの電流整合が必要である。したがって、トップモ
ジュールとボトムモジュールの材料のバンドギャップの組み合わせが
制限される。また、二端子モジュールの太陽電池を日射スペクトルが
変動する環境下で使用すると、トップモジュールとボトムモジュール
の電流整合が破れるので変換効率が低下する

四端子モジュールの場合、トップモジュールとボトムモジュールから

電力が個別に出力されるので、電流整合の制約がない。したがって、
二端子モジュールよりも高い変換効率となり得るしかしながら、電
圧の異なる2系統の電力が出力されるため、パワーコンディショナー
が2系統必要になり、かつ配線が複雑になる。また、モジュールの重

量増や高コストにつながる。

【0010】 電圧整合モジュールでは、トップモジュール内及びボト
ムモジュール内のそれぞれの複数のセルの直列接続数を調節して、ト
ップモジュールの電圧とボトムモジュールの電圧をおおよそ一致させ
る電圧整合を行い、両者を並列接続して電力を出力させる。そのため、
出力は1系統(2端子)でありながら、四端子モジュールと比べて遜
色ない高い変換効率となり得る

しかしながら、これまでに検討された電圧整合モジュールは、多くの

場合はシリコンウェハサイズである結晶シリコン太陽電池と、これに
近いサイズのGaInP、PVKなどの太陽電池を組み合わせたもの
であった(非特許文献1)。電圧整合モジュールの普及のためには、
集積型太陽電池モジュールの利用が求められるが、電圧整合のために
必要な材料の組み合わせ、バンドギャップに応じた適切な集積直列接
続数等の設計指針が明らかではなかった。

【課題を解決するための手段】
【0012】  本発明の1つの態様は、複数のトップセルを集積させ

たトップモジュールと、複数のボトムセルを集積させたボトムモジュ
ールと、を積層し、前記トップモジュールと前記ボトムモジュールと
を並列に接続した電圧整合タンデム太陽電池モジュールであって、前
トップモジュールに用いられる光電変換層のバンドギャップEg
(t)は1.5eV以上1.8eV以下であり、前記ボトムモジュー
ルに用いられる光電変換層のバンドギャップEg(b)は1.0eV
以上1.2eV以下であり、前記トップモジュールを構成する前記ト
ップセルの直列接続数ntと、前記ボトムモジュールを構成する前記
ボトムセルの直列接続数nbが、(nb/nt)/(0.88×(E
g(t)-0.68eV)/(Eg(b)-0.60eV))が0.
6以上2.0以下であることを満たすことを特徴とする電圧整合タン
デム太陽電池モジュールである。
【0013】 ここで、(nb/nt)/(0.88×(Eg(t)-

0.68eV)/(Eg(b)-0.60eV))が0.8以上1.4
以下であることを満たすことが好適である。
 また、光入射側からみて前記トップモジュールと前記ボトムモジュー

ルの大きさが同一であることが好適である。【0015】
 また、前記トップモジュールは、2枚の基板の各々に形成された直列

接続数ntの前記トップセルを有するトップサブモジュールを2個並
列に接続した構成であり、前記ボトムモジュールは、2枚の基板の各
々に形成された直列接続数nb/2の前記ボトムセルを有するボトムサ
ブモジュールを直列に接続した構成である、ことが好適である。
 また、前記トップモジュールは、直列接続数ntの前記トップセルを

有するトップサブモジュールを1枚の基板に2個形成し、2個の前記
トップサブモジュールを並列に接続した構成であり、前記ボトムモジ
ュールは、直列接続数nbの前記ボトムセルを1枚の基板に形成した
構成である、ことが好適である。【0017】
 また、前記トップモジュールは、直列接続数ntの前記トップセルを

有するトップサブモジュールを基板に形成した構成であり、前記ボト
ムモジュールは、直列接続数nb/2の前記ボトムセルを有するボト
ムサブモジュールを基板に2個形成し、2個の前記ボトムサブモジュ
ールを直列に接続した構成である、ことが好適である。【0018】
また、前記トップセルは、有機無機ハイブリッドペロブスカイト太陽
電池であることが好適である。また、前記ボトムセルは、Cu(In,
Ga)Se2太陽電池又は有機無機ハイブリッドペロブスカイト太陽
電池であることが好適である。

【発明の効果】【019】
 本発明によれば、二端子モジュールのように電流整合を必要とせず、

また2系統のパワーコンディショナーを必要とする四端子モジュール
とは異なり1系統のパワーコンディショナーで動作し、二端子モジュ
ール及び四端子モジュールと同等の変換効率が得られる電圧整合タン
デム太陽電池モジュールを提供することができる。

【発明を実施するための形態】
【0021】 第1の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池

モジュール100は、図1及び図2に示すように、光入射側からトッ
プモジュール200及びボトムモジュール202を積層して構成され
る。図1(割愛)は、電圧整合タンデム太陽電池モジュール100の
平面図である。下図2は、図1のラインA-Aに沿った電圧整合タン
デム太陽電池モジュール100の断面図である。

【符号の説明】【0077】
10  基板、12、第1導電層、14  光電変換層、16  第2導電

層、18(18a,18b,18c)  間隙、20  基板、22、第
3導電層、24  光電変換層、26  第4導電層、28(28a,2
8b,28c)  間隙、30  導電層、200  トップモジュール、
200a,200b  トップサブモジュール、202  ボトムモジュ
ール、202a,202b  ボトムサブモジュール。
【0022】 なお、トップモジュール200及びボトムモジュール2
02は、直接積層してもよいし、他の部材を挟んで間接的に積層して
もよい。他の部材を挟んで間接的に積層する場合、当該部材はボトム
モジュール202において吸収される波長領域の光を透過する材料か
ら構成することが好適である。
【0023】 トップモジュール200は、複数のトップセル(太陽電

池セル)を複数直列に接続して構成される。トップモジュール200
は、基板10、第1導電層12、光電変換層14及び第2導電層16
を含んで構成される。基板10、第1導電層12、光電変換層14及
び第2導電層16は、光入射側から順に積層されてトップモジュール
200を構成し、入射された光を電気エネルギーに変換する機能を発
揮する。
【0024】 基板10は、トップモジュール200を構造的に支持す

る部材である。基板10は、トップモジュール200及びボトムモジ
ュール202において光電変換に利用される波長領域の光を透過する
材料で構成される。基板10は、例えば、ガラス、プラスチック等で
構成することができる。
【0025】 第1導電層12は、基板10上に形成される。第1導

電層12は、トップモジュール200及びボトムモジュール202に
おいて光電変換に利用される波長領域の光を透過する導電性の材料で
構成される。第1導電層12は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、
酸化錫、または酸化チタンなどの金属酸化物を少なくとも1つとする
ことができる。また、これらの金属酸化物に、錫、亜鉛、タングステ
ン、アンチモン、チタン、セリウム、ガリウムなどのドーパントがド
ープされていてもよい。第1導電層12は、蒸着法、CVD法、スパ
ッタリング法等の薄膜形成方法により形成することができる。第1導
電層12は、トップモジュール200を構成するトップセル毎に間隙
18aによって分離されている。


                         この項つづく



TDK「エネルギー密度100倍」の全固体電池


コメント
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