沸騰大変動時代（六十八）

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」

【最新ペロブスカイト太陽電池製造技術⑥】
❏ 特開2024-058455 電圧整合タンデム太陽電池モジュール 株式会社
　豊田中央研究所
【発明を実施するための形態】
【００６９】 標準条件であるＡＭ１．５Ｇ光照射、２５℃の条件に
て（Reference Air Mass 1.5 Spectra, https://www.nrel.gov/grid/solar-resou－
rce/spectraam1.5.html）、トップセル数とボトムセル数の比ｎｔ／ｎｂ
について発電に有効なトップセル及びボトムセルの幅ｗｔ，ｗｂの最
適値を求めた。これらの値と、２０１５年につくば市にて、南向き、
傾斜角３２°の斜面で実測された日射スペクトルと気温のデータを用
いて（Solar Radiation Database, New Energy and Industrial Technology 
Development Organization (NEDO)）、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）を計算した。ここで、セルの温度（Ｔ）は、
気温（Ｔａ）及び日射強度（Ｐｉｎ）との間の経験的な関係式である
数式（１１）を用いて求めた（M. Jost, B. Lipovsek, B. Glazar, A. Al-
Ashouri, K. Brecl, G. Matic, A. Magomedov, V. Getautis, M. Topic, and S. 
Albrecht, Adv. Energy Mater. 10, 2000454 (2020)）。
【数１１】

図15．電圧整合タンデム太陽電池モジュール、二端子モジュール及び
四端子モジュールの変換効率の計算結果を示す図

【００７０】図１５は、電圧整合タンデム太陽電池モジュールについ
て、１年間平均の変換効率（発電量／日射量）をボトムセル数とトッ
プセル数の比ｎｂ／ｎｔの関数として計算した結果を示す。また、図
１５では、比較例として二端子モジュール（２Ｔ）及び四端子モジュ
ール（４Ｔ）に対する結果も併せて示した。図１５では、縦軸が変換
効率、横軸がボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔを示す。ま
た、図１５において、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に対する結果をＶＭ－Ｉとして示した。配線
の電気抵抗、セルの長手方向の端の影響を無視した計算モデルでは、
第２～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１０２，１０４，１０６の変換効率は等しい。そこで、図１５にお
いて、電圧整合タンデム太陽電池モジュール１０２，１０４，１０６
に対する結果をＶＭ－ＩＩとして示した。

【００７１】トップセル及びボトムセルのバンドギャップＥｇの組み
合わせについていずれの場合も、ボトムセル数とトップセル数の比
ｎｂ／ｎｔが最適値のときに電圧整合タンデム太陽電池モジュールの
変換効率は四端子モジュールにおける変換効率の値にほぼ一致した。
また、ボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔが最適値からずれ
ると電圧整合タンデム太陽電池モジュールの変換効率は低下するもの
の、ボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔの広い範囲で四端子
モジュールにおける変換効率に近い値となった。

【００７２】一方、トップセルとボトムセルの電流整合条件に最も近

いＥｇ（ｔ）＝１．６８ｅＶ及びＥｇ（ｂ）＝１．０８ｅＶの組み合
わせの場合、二端子モジュールの変換効率は電圧整合タンデム太陽電
池モジュールの最大値及び四端子モジュールの値よりも高くなった。
しかしながら、それ以外の場合には、電圧整合タンデム太陽電池モジ
ュールの変換効率の最大値及び四端子モジュールの値の方が二端子モ
ジュールの変換効率より高くなった。

図１６　四端子モジュールの変換効率に対する電圧整合タンデム太陽
電池モジュールの変換効率の比を示す図

【００７３】また、電圧整合タンデム太陽電池モジュールの変換効率
が最大となるボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔのバンドギ
ャップＥｇ（ｔ），Ｅｇ（ｂ）に対する依存性を調べた。図１６は、
トップセル及びボトムセルのバンドギャップＥｇ（ｔ），Ｅｇ（ｂ）
について、四端子モジュールの変換効率に対する電圧整合タンデム太
陽電池モジュールの変換効率の比を示す。図１６では、縦軸が変換効
率（相対値）、横軸がボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔを
示す。図１６に示されるように、トップセルのバンドギャップＥｇ（
ｔ）が大きく、ボトムセルのバンドギャップＥｇ（ｂ）が小さくなる
につれてボトムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔの最適値は大き
くなる傾向を示した。

図１７　四端子モジュールの変換効率に対する電圧整合タンデム太陽
電池モジュールの変換効率の規格化された比を示す図

【００７４】そこで、図１７において、ボトムセル数とトップセル数
の比ｎｂ／ｎｔをトップセルのバンドギャップＥｇ（ｔ）とボトムセ
ルのバンドギャップＥｇ（ｂ）を含む関数値０．８８×（Ｅｇ（ｔ）
－０．６８ｅＶ）／（Ｅｇ（ｂ）－０．６０ｅＶ）により規格化した。
これより、何れのバンドギャップＥｇ（ｔ），Ｅｇ（ｂ）の場合であ
っても、（ｎｂ／ｎｔ）／（０．８８×（Ｅｇ（ｔ）－０．６８ｅＶ
）／（Ｅｇ（ｂ）－０．６０ｅＶ））がおおよそ１のときに電圧整合
タンデム太陽電池モジュールの変換効率が最大となり四端子モジュー
ルの値にほぼ一致した。また、（ｎｂ／ｎｔ）／（０．８８×（Ｅｇ
（ｔ）－０．６８ｅＶ）／（Ｅｇ（ｂ）－０．６０ｅＶ））が０．６
以上２．０以下の範囲では、電圧整合タンデム太陽電池モジュールの
変換効率は四端子モジュールの変換効率の８０％以上となった。すな
わち、電圧整合タンデム太陽電池モジュールの変換効率は、四端子モ
ジュールの変換効率に近い値を示した。さらに、（ｎｂ／ｎｔ）／
（０．８８×（Ｅｇ（ｔ）－０．６８ｅＶ）／（Ｅｇ（ｂ）－０．６
０ｅＶ））が０．８以上１．４以下の範囲では、電圧整合タンデム太
陽電池モジュールの変換効率は四端子モジュールの変換効率の９０％
以上となった。すなわち、電圧整合タンデム太陽電池モジュールの変
換効率は、四端子モジュールの変換効率にさらに近い値を示した。

図１８　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
ュールと第２～第４の実施の形態における電圧整合タンデム太陽電池
モジュールの変換効率を比較した図

【００７５】図１８は、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（ＶＭ－Ｉ）と第２～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（ＶＭ－ＩＩ）の変換効率を比
較した結果を示す。図１８では、各バンドギャップＥｇについてボト
ムセル数とトップセル数の比ｎｂ／ｎｔを最適化したときの変換効率
を比較した。図１８では、縦軸が変換効率、横軸がバンドギャップ
Ｅｇを示す。何れの場合においても、第２～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（ＶＭ－ＩＩ）の変換効率は
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（Ｖ
Ｍ－Ｉ）の変換効率より高い値となった。

【００７６】［本発明の構成］［構成１］

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、

前記トップモジュールに用いられる光電変換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×（Ｅｇ
（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。

［構成２］構成１に記載の電圧整合タンデム太陽電池モジュールで
あって、（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を特徴とする電圧整合タンデム太陽電池モジュ
ール。

［構成３］構成１又は２に記載の電圧整合タンデム太陽電池モジュー
ルであって、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を特徴とする電圧整合タンデム太
陽電池モジュール。

［構成４］構成１～３のいずれか１項に記載の電圧整合タンデム太陽
電池モジュールであって、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
とを特徴とする電圧整合タンデム太陽電池モジュール。

［構成５］構成１～３のいずれか１項に記載の電圧整合タンデム太陽
電池モジュールであって、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、ことを特徴とする電圧整合タン
デム太陽電池モジュール。

［構成６］構成１～３のいずれか１項に記載の電圧整合タンデム太陽
電池モジュールであって、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、ことを特徴と
する電圧整合タンデム太陽電池モジュール。

［構成７］構成１～６のいずれか１項に記載の電圧整合タンデム太陽
電池モジュールであって、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。

［構成８］構成１～７のいずれか１項に記載の電圧整合タンデム太陽
電池モジュールであって、前記ボトムセルは、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ
２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
ことを特徴とする電圧整合タンデム太陽電池モジュール。

【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，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、２０２
ａ，２０２ｂ ボトムサブモジュール。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項了

尚、特許請求範囲は割愛

⏳ 

❏　特開2024-75820　海水電解用又は電気防食用電極及び触媒、並び
に電極の製造方法　国立大学法人山口大学・株式会社ナカボーテック

【概要】導電性基材の表面にマンガンの塩の熱分解生成物であるγ型二
酸化マンガンが担持された海水電解用又は電気防食用電極。導電性基
材の表面においてマンガンの塩を２００～３５０℃で熱分解することに
より、γ型二酸化マンガンを前記導電性基材の表面に付着させる海水
電解用又は電気防食用電極の製造方法。

図１　実施例１～３及び比較例１で得られた触媒被覆チタン電極のＬ
ＳＶの結果を示す図

【特許請求の範囲】
【請求項１】導電性基材の表面にマンガンの塩の熱分解生成物であるγ
型二酸化マンガンが担持された海水電解用又は電気防食用電極。
【請求項２】γ型二酸化マンガンの担持量が１５～２００ｍｇ／ｃｍ２
であることを特徴とする請求項１記載の海水電解用又は電気防食用電極。
【請求項３】マンガンの塩の熱分解生成物である海水電解用又は電気
防食用γ型二酸化マンガン触媒。
【請求項４】導電性基材の表面においてマンガンの塩を２００～３５０
℃で熱分解することにより、γ型二酸化マンガンを前記導電性基材の
表面に付着させる海水電解用又は電気防食用電極の製造方法。

【論文情報】

論文題目：Selective Catalyst for Oxygen Evolution in Neutral Brine Electrolysis: 
Oxygen-Deficient ManganeseOxide Film
著　　者：Hikaru Abe, Ai Murakami, Shun Tsunekawa, Takuya Okada, Toru 
Wakabayashi, Masaaki Yoshida, Masaharu Nakayama*  掲 載 誌：ACS Catalysis
 D　O　I：10.1021/acscatal.0c05496

⌛　
❏　ナトリウムの可視化で明らかになった多様な耐塩性

Diversity of Na+ allocation in salt-tolerant species of the genus Vigna. Noda Y, Sugita R, Hirose A, Kawachi N, Tanoi K, Furukawa J and Naito K. Breeding Science 72 (4) pp326-331
https://doi.org/10.1270/jsbbs.22012

❏　海水から淡水をつくる高性能な膜

論文情報

タイトル

“Nanochannel-confined charge repulsion of ions in a reduced graphene oxide membrane”

DOI

10.1039/D0TA08881A

著者

Kecheng Guan, Shengyao Wang, Yufan Ji, Yuandong Jia, Lei Zhang, Kai Ushio, Yuqing Lin,Wanqin Jin, Hideto Matsuyama