韓国の材料科学研究所（KIMS）のエネルギー・電子材料学部長、Jung-dae Kwon博士率いる研究チームは、フレキシブル基板上に透明薄膜太陽電池を開発することに世界で初めて成功した。この太陽電池は反射色が異なり、太陽電池の効率にほとんど影響を与えない。 この研究成果は、『Chemical Engineering Journal』（Chem. Eng. J.）に掲載された。
この技術は、透明電極として機能するアルミニウムドープ酸化亜鉛に水素を周期的に添加する方法を使用し、屈折率差を生じさせることで、単一の材料で反射色を実現している。
屈折率の差が小さい（5％以下）多層膜を設計することで、太陽電池デバイスは可視領域への反射損失を最小限に抑えることができる。太陽電池の効率はほとんど低下されないため、この技術は異なる吸収体を持つ薄膜太陽電池にも適用できる。さらに、この技術は、建物一体型太陽光発電（BIPV）や車両一体型太陽光発電（VIPV）用のフレキシブル基板上の透明な薄膜の太陽電池の美しさを向上させるベンチマークになると期待されている。
現在、透明薄膜太陽電池の美しさを向上させる方法としては、屈折率差の大きい材料に対する多層薄膜化技術、光学特性をデザインするための色に制御された薄膜コーティング、自然構造を模倣した構造的な着色技術などがある。しかし、反射帯の幅が大きいことや反射率が高いこと、あるいは複雑な工程が必要であることなどから、産業用途の実現には困難が伴っている。これらの技術は、可視光を吸収する太陽電池には適していない。
研究チームは、従来の半導体や太陽電池の製造工程で用いられている真空中のスパッタ蒸着法を用いて、酸化亜鉛膜を蒸着する際に周期的な水素反応を導入することで、異なる屈折率を持つ多層膜を形成した。そして、多層膜の厚みを調整することで、光の3原色を実現した。 可視光領域の光を吸収する太陽電池に適用しても、電極の色をよく表現できるようになった。
この研究は、シンプルで低コストの多色の高効率な薄膜の太陽電池の開発に新たなアイデアを提供し、画像センサー、光起電力センサー、オプトエレクトロニクス・コンポーネント、その他の分野に応用できる可能性がある。
この研究プロジェクトは、韓国材料科学研究所と韓国エネルギー技術評価企画院のサポートを受けている。 研究チームは、色の表現を可能にする太陽電池モジュールを開発するに向けたフォローアップ研究を続けていく予定である。
（取材・文・編集 河井 遥）
