神戸大学は4月7日、従来はセル（発電素子）を透過して損失となっていた波長の長い太陽光スペクトル成分を吸収することで、変換効率50％を超える新しい太陽電池セル構造を提案し、その実験実証に成功したと発表した。
従来の単接合太陽電池の変換効率の理論限界は30％程度であり、入射する太陽光エネルギーの大半は太陽電池セルに吸収されず透過するか、光子の余剰エネルギーとして熱になっていた。現在の世界記録は、4接合太陽電池の46％。
今回、大きな透過損失を効果的に抑制するため、異なるバンドギャップの半導体で構成されるヘテロ界面を利用することで、太陽電池を透過するエネルギーの小さな2つの光子を用いて光電流を生成する新しい太陽電池セル構造を開発した。理論予測では、変換効率は最大63％に達する。
また、この太陽電池セルの特徴的な構造である2光子によるアップコンバージョン（エネルギー昇圧）の実験実証に成功した。実証された損失抑制効果は、これまでの中間バンドを利用した方法に比べて100倍以上に達しており、その有効性を示した。
今後、最適な材料を利用した太陽電池セル構造の設計を進め、変換効率の性能評価を進めることで、超高効率太陽電池の実現が期待される。変換効率が50％を超えると、設置面積が現在の太陽光発電所の半分以下で済み、施工コストが大幅に下がる。
今回の研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）高性能・高信頼性太陽電池の発電コスト低減技術開発・革新的新構造太陽電池の開発における超効率・低コストIII-V化合物太陽電池モジュールの研究開発として実施した。研究成果は、英国科学雑誌「Nature Communications」オンライン版に2017年4月6日に掲載された。
