都城高専-電気情報工学科

研究内容


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概要と目的

 現在、世界的に問題となっている地球温暖化は火力発電時に大量の化石燃料を燃焼させることにより温暖化ガスを発生させるこ とに起因しています。火力発電に必要な化石燃料は数十~百年あまりで枯渇し、火力発電に変わる発電方法の開発が望まれてるの です。そこで注目されているのが太陽電池を用いた太陽光発電です。太陽光 発電は、発電時に温暖化ガスを排出せずエネルギー源 である太陽光は世界中どこにでも降り注ぎ、しかも無尽蔵 であるといったメリットがあります。現在、太陽光発電は次世代の発電 方法として期待されています。
 一口に太陽電池といっても、さまざまな太陽電池があります。現在、最も普及している結晶シリコンを用いた太陽電池はシ ャー プや京セラといった日本でも有名な会社が製造・販売を行っています。結晶シリコンの特徴として製造法が確立されて いて太陽電 池への応用が容易であり、発電効率も15-20%と他の種類の太陽電池と比べて高いことが挙げられる。
しかし、近年ではシリコンの需要が高まり、太陽電池用に材料が確保できない可能性があることや、これ以上の性能面の向上が 見込めないといった新たな課題が出てきました。そこで結晶シリコンに変わる次世代の太陽電池として期待されているのがCIS系太 陽電池です。現在、SOLAR FRONTIERがCIS系太陽電池を製造・販売を行っています。CIS系太陽電池は化合物を用いた太陽電池で、シ リコン太陽電池と比べて薄い(200分の1程度)という特徴を有し、シリコンよりも安価・軽量に作ることが出来ます。
 CIS系太陽電池はシリコンを用いた太陽電池より、発電効率が低いことが欠点として挙げられます。但し、近年の研究により 徐々 に効率は向上してきています。本研究室においては、CIS系に属するCuInS2太陽電池を視野をいれて、CuInS2結晶の合成や薄膜化太 陽電池の電極層などの研究を行っています。

結晶合成

メカノケミカル法(MCP)
CuInS2多孔質結晶

CIS薄膜

CuInS2太陽電池の吸収層

電極層

CuInS2太陽電池向けMo裏面電極層やZnO透明電極層

バッファ層

CuInS2太陽電池向けZnSバッファ層