ドイツの研究チームが開発した透明な太陽光発電パネルは、約半分の光を透過し、入射した太陽光の約10%を電力に変換することができます。フライブルク大学とフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所（Fraunhofer ISE）の科学者たちは、2つの工業プロセスを用いて、サイズが14.5 × 14.5 cm（5.7 × 5.7 インチ）の有機光伏モジュールを製造し、平均透過率は43.2%、エネルギー変換効率は9.26%です。
研究チームは、スパッタリング（sputtering）とスロットダイコーティング（slot-die coating）という2つの成熟した高い拡張性を持つ工業技術を組み合わせて、太陽電池の各層を製造しました。これらのプロセスは他の工業分野でも広く使用されており、研究者に信頼できる製造基盤を提供しています。フラウンホーファーISEの有機およびペロブスカイト光伏部門の責任者であるウリ・ヴュルフェル博士は、有機光伏技術が直面する最大の課題の1つは生産規模の拡大であると述べています。ラボで小型の手作り電池で得られた優れた成果は、しばしばスケールアップ時に再現するのが難しいのです。
プロセスの突破口が量産の基盤を築く
ヴュルフェル博士は、チームの成果を大きな突破口と表現しています。なぜなら、スロットダイコーティングプロセスを通じて太陽電池の各層を成功裏に塗布し、ほとんど材料の無駄がなかったからです。背面電極は、別の成熟した工業プロセスであるスパッタリングによって独立して製造されました。この研究は、半透明の有機光伏技術における長期的なトレードオフの問題に取り組んでいます。透過率が向上すると効率が犠牲になることが多く、研究者たちは「光利用効率」（LUE）を指標として使用しています。面積が210.25平方センチメートル（32.6平方インチ）のモジュールでは、LUEが最高4.0%に達しました。
完成した各モジュールは、レーザーエッチング技術を使用して100以上の独立した太陽電池を直列接続しています。各電池は、ガラス基板にスパッタリングされた近赤外光反射背面電極から始まり、その上に有機半導体で作られた吸収層があり、最上部にはポリマーPEDOT:PSSで多層コーティングされた無金属電極があります。この電極はスロットダイコーティングプロセスで製造されています。ヘラウスエプリアは、上部電極のために新しいPEDOT:PSS配合を開発し、モジュールの透過率をさらに向上させました。ヴュルフェル博士は、プロセス自体が制御されている前提のもと、チームは効率を犠牲にすることなく透過率を大幅に向上させる自信があると述べています。
応用範囲は建築、車の屋根、柔軟な電子機器に及ぶ
透過率が50%以上の有機太陽光モジュールは、将来的に建物の外壁や温室の窓を置き換えることが期待されています。透過率が低いバージョンは、自動車の屋根や一部の外壁デザインなど、着色ガラスが使用されているシーンに適しています。スロットダイコーティングプロセスは、ロール・トゥ・ロール（roll-to-roll）生産モードにも対応しており、柔軟なフィルム上での太陽光モジュールの直接製造への道を開きます。フラウンホーファーISEの有機およびペロブスカイト光伏研究者であるマティアス・リスト博士は、チームが柔軟な有機モジュールを製造し、直径わずか0.6インチ（15ミリ）の円棒で1,274回の曲げサイクルを経ても100%の元の効率を維持したと指摘しています。テストに使用されたフィルムはROWO Coatingによって製造されました。
リスト博士は、次のステップとして柔軟なモジュールの面積をさらに拡大する予定であり、関連する研究成果は8月初旬に学術誌『Joule』に発表されました。
項目 規格 単片モジュールサイズ 14.5 × 14.5 cm（5.7 × 5.7 インチ） 平均透過率 43.2% エネルギー変換効率 9.26% 光利用効率（LUE） 最高 4.0% 有効面積 210.25平方センチメートル（32.6平方インチ） 各モジュールの電池数 100以上、レーザーエッチングで直列接続 製造技術 スパッタリング（sputtering）、スロットダイコーティング（slot-die coating）