本稿では太陽電池の本体の位置づけである「セル」について述べていきます。太陽電池は様々な形状、サイズが市場に導入されていますが、現在新規で市場に投入される太陽電池の99%はシリコン型の太陽電池となっています(ただし使用されるシリコンには多結晶と単結晶のタイプに二分されています)。



さて次に本稿で取り上げる太陽電池のセルについて述べて行く事とします。セルの基本的な形は下記の示すとおり板状の製品です。
セルは太陽光発電の構成のうち、上下両側から挟まれた状態で位置しています。パネルの状態でも表面は透明のガラスとフイルムですからセルを目にすることができます。


なお下記に太陽光発電の材料構成を示します。そのうちセルが最大のコスト構成で約7割を占めています。

更にセル構成とそれぞれの機能を見て行く事にします。日本語では「電池」という単語を使用しますが、太陽光電池は乾電池とは異なり、「発電」を機能としており、「蓄電」の機能は有しません。
構成は発電をするための多層の構造です。技術革新が進み現在ではセルの厚み自体は150~200μmという非常に薄い製品になっています。


続いてセルの製造工程について述べて行く事にします。最初の工程は現在太陽光電池の主流である単結晶シリコンをベースとした電池製造工程をしめします。
ベース材は単結晶シリコンのうち、p-型シリコン基板が多く使用されています。

P-型シリコンは単結晶シリコンを製造する際にボロンを注入することで、導体(シリコン結晶)が半導体に変更されます。n-型シリコンが基板に使用される場合もありますが、n型シリコン製造がP-型に比べてコスト増になるため、量産型の太陽電池には不向きとされP-型が主流になっています(n/p型半導体については別稿にて)

つづいてPN接合と、電極製造までの工程を示します。p-型半導体上にn-型半導体膜を形成することでPN接合が形成されます(貼りあわせではありません)。なお一般的な太陽光電池の解説図を見ると、P-型半導体とn-型半導体の厚さが同じ厚みの様に表現されているケースが多く、勘違いを起こしてしまいます。

最後は回路製造工程を経る事で太陽光電池のセルが完成します。

なお最後に太陽光セルのコスト構成についてです。パネルコストのうち約7割がセルのコスト。またセルのコストのうちの約3分の2がシリコンウェハのコストが占めている状況です。

以上」

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