該款Cu2O/Si串聯型太陽能電池,預計整體發電效率將達27.4%。如果為電動汽車安裝這款太陽能電池,預計每天免充電續航里程約為35km。為實現碳中和社會這 目標, 各國正在大力推進可再生能源事業,特別是汽車和電車等移動交通工具。典型的高效率電池是由砷化鎵半導體(GaAs)等III-V族太陽能電池*2疊加而成的串聯型太陽能電池,其發電效率超過30%,高于Si太陽能電池,但制造成本比Si太陽能電池高出數百倍至數千倍。而透射型Cu2O太陽能電池的主要原材料和制造設備價格低廉,預計生產成本將會大幅降低。透射型Cu2O太陽能電池通過吸收短波光進行發電,并且可以透射長波光,搭配Si太陽能電池作為底電池,通過吸收長波光進行發電。采用這種方式后,無論長短波長的光都可以被轉化為電能。

技術優勢
由于Cu2O具有半導體晶體屬性,其晶體中很容易產生氧化銅(CuO)和銅(Cu)等雜質,這些雜質會降低發電效率和透光率。東芝采用X射線衍射法*3直接檢測出Cu2O發電層中所含的 少量CuO和Cu,并精確地測出雜質含量值,研究出能夠使這兩種雜質降至 低的成膜工藝條件*4,成功開發出兼具優良透光性和高發電特性(發電效率為8.4%)的透射型Cu2O太陽能電池。東芝將此次開發的發電效率為8.4%的透射型Cu2O太陽能電池作為頂電池,將高效率的Si太陽能電池作為底電池,經估算這種Cu2O/Si串聯型太陽能電池發電效率為27.4%。
應用于電動車時的續航里程估算
參考日本國立研發法人新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)的估算方法,對安裝有本新型Cu2O/Si串聯型太陽能電池的電動汽車的免充電續航里程進行了粗略估算:
在車載安裝面積為3.33m2,電動汽車單位電量的可行駛距離(采用NEDO預測的2030年估算值)為12.5km/kWh的條件下,單日免充電續航里程約為35km。由于Cu2O/Si串聯型太陽能電池的成本低、效率高,具有經濟實惠的優點,即使安裝面積有限,仍能實現高功率輸出,因此,在電動汽車進行普及安裝后,有助力“交通運輸電氣化事業”,進而為實現2050年碳中和目標做出貢獻。
未來展望
作為日本新能源產業技術綜合開發機構的委托項目,東芝計劃在2023年之前,開始供應外部評估專用樣品,在2025年之前,完成實用尺寸Cu2O/Si串聯型太陽能電池的生產技術開發工作。