アンパルス Ampulse、DOE肝いりベンチャー。薄膜c-Si太陽電池は"1Wあたり$1"越えと高い変換効率を実現できるか!?: ソフトエネルギー

アンパルス Ampulse、DOE肝いりベンチャー。薄膜c-Si太陽電池は"1Wあたり$1"越えと高い変換効率を実現できるか!?

2007年に設立された薄膜c-Si太陽電池製造のアンパルス Ampulseは、National Renewable Energy Laboratory (NREL)やOak Ridge National Laboratoryなどアメリカエネルギー省直属のの研究所が生み出した技術を利用して作られた、ほぼ官製といえるベンチャー企業です。その主な目的な、"1Wあたり$1"というコストを実現することができる太陽電池を可能な限りすみやかに実用化することです。この数字のコンセプトは明確です。

「石炭、天然ガスのエネルギーコストに近づき、そしてそれを越える」ことです。通常の結晶系の太陽電池セルにおいても、技術革新、より高い変換効率とコストの削減 - 薄く切、削り代を可能な限りなくすなど - のための技術を屈指することで、かつての半分以上の性能のものを世に送り出しています。しかし、アンパルス Ampulseの薄膜c-Si太陽電池は、まるでチャンバー内でアモルファス太陽電池を形成するように、金属膜の上に結晶構造が単結晶太陽電池のようにそろった、太陽光発電素子を形成する技術で作られるという。このプロセスの説明は、2012年03月12日の@IT MONOistの記事の説明のほうが、当ブログが訳した内容よりはるかにわかりやすく説明されているので、そちらをお読みください。ポイントは、Si層の厚みを発電に十分な10μm以下に維持しつつ、高品質の結晶Si薄膜に仕上げることが可能な技術が実用化に向けて大きく動きはじめているということです。

　アメリカでは、今世紀の終わりまでに、太陽光発電のコストをほかのエネルギー（先の話でいえば、石炭や天然ガスなど）と競合できるエネルギー源へと育てることを目標としたDOE SunShot Initiativeが動きだしています。コストをこの１０年で４分の一にすること目標として、世界の太陽電池、太陽光発電市場での主導権を手に入れることを政府自らが主導する野心的なアメリカエネルギー省のプログラムです。
　このイニシアティブのまずの目標がインストールコストを現在の三分の二にすることです。を意識した数字としては、アンプラス Ampulseの代表は、1Wあたり50セント"と変換効率15%も可能だと答えています。
　製品化のスケジュールは十分に早そうです。アンプラス Ampulseの名前を再び多くのニュースの中で見聞きするのも早いのかもしれません。

プレスリリース / National Renewable Energy Laboratory (NREL),March 5, 2012
・New Approach Aims to Slash Cost of Solar Cells

-----image(”Ampulse's pilot production line is nearly complete at NREL's PDIL. If the line can make highly efficient solar cells at low cost, the next step will be a full-sized production plant.　Credit: Dennis Schroeder”) : 同リリースより

" Solar-powered electricity prices could soon approach those of power from coal or natural gas thanks to collaborative research with solar start-up Ampulse Corporation at the U.S. Department of Energy's (DOE) National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Silicon wafers account for almost half the cost of today's solar photovoltaic (PV) panels, so reducing or eliminating wafer costs is essential to bringing prices down.

Current crystalline silicon technology, while high in energy conversion efficiency, involves processes that are complex, wasteful, and energy intensive. First, half the refined silicon is lost as dust in the wafer-sawing process, driving module costs higher. A typical 2-meter boule of silicon loses as many as 6,000 potential wafers during sawing. Second, the wafers produced are much thicker than necessary. To efficiently convert sunlight into electricity, they need only one-tenth the typical thickness.

NREL, DOE's Oak Ridge National Laboratory (ORNL), and Ampulse have teamed on an approach to eliminate this waste and dramatically lower the cost of the finished solar panels. The aim is to create a less expensive alternative to wafer-based crystalline silicon solar cells.

By using a chemical vapor deposition process to grow the silicon on inexpensive foil, Ampulse is able to make the solar cells just thick enough to convert most of the solar energy into electricity. No more sawdust ? and no more wasting refined silicon materials.
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A Giant Step Toward the $1 per Watt Goal?

"We have the potential to produce a 15%-efficient solar cell at less than 50 cents per watt with a fraction of the capital investment of other venture-funded PV companies," Hane said. "And that's due to our R&D collaborations with the national labs." Hane said the unique relationship between the national labs and venture capitalists should be a model for future technology transfers to the private sector.

Recently, with its SunShot Initiative, DOE challenged researchers to lower the cost of solar energy by two-thirds to $1 per watt installed. This goal necessitates disruptive innovation, which is just what Ampulse is doing, said Martha Symko-Davies, Solar Business Manager for NREL's PDIL. By eliminating costly silicon wafers ? but still using silicon as the core material ? the Ampulse approach has the potential to meet this target.

"The trick is to get as good material quality as you have in a wafer," Teplin said. "We're using our existing knowledge of how to grow silicon directly from a gas phase onto these metal foils."
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関連
・Ampulse /
-Ampulse Orders AK Inline System for Revolutionary Solar Cell Manufacturing-----Ampulse,18 March, 2011

・Partnerships and Technology Transfer : Ampulse Raises $8Million to Develop Low-Cost Solar Cells-----Oak Ridge National Laboratory

-----image(”ampulse film ”) : 上記サイトより

”Hane is confident that Ampulse can beat DOE’s goals of $1 per watt and $100 per square meter for solar panels. "Ampulse’s thin-film technology will use much less silicon than current solar technologies. "　”

・DOE SunShot Initiative

・「板ばさみの矛盾」を解決、米国で取り組む古くて新しい太陽電池-----@IT MONOist,2012年03月12日

・NREL and Ampulse apply CVD process to create c-Si thin-film solar cells-----PV Tech,08 March 2012