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2024/12/6

【PV】TOPCon技術が主流へ、DAS SolarのCTOが語る業界動向と技術革新

　現在、太陽光発電（PV）業界において、今後の主流技術をめぐる議論が絶えない。TOPConやHJT（ヘテロ接合技術）、そして最近注目を集めているBC（バックコンタクト）技術が競り合っている。DAS SolarのCTOである宋登元博士は、中国で開催された太陽光発電技術の交流会に参加した際に、TOPCon技術が今後3～5年で業界の主流技術となり、市場シェアの50％以上を占めるだろうと予測した。その根拠についても詳しく説明した。

主流技術を決める3つの要素
　宋登元博士の見解では、どの技術が太陽光発電業界の主流技術となるかは、「LCOE（均等化発電コスト）」「セル効率」、そして「産業エコシステム」という3つの要素に左右されると考えている。
　「最も重要なのは産業エコシステムです。エネルギー製品は、従来のエネルギー源に代わるために、経済性が不可欠です」と宋博士は語っている。セル効率は重要だが、最終的な目標ではなく、コスト削減の手段として機能する。宋博士は、ガリウムアルセナイド（GaAs）セルが50％近い効率を誇るものの、その高いコストが地上での利用には適していないことを指摘した。さらに、低LCOE（均等化発電コスト）は、化石燃料の大規模な代替にとっても不可欠であり、再生可能エネルギーの導入の道筋を固める。

TOPCon技術の優位性と未来への展望
　TOPCon技術は市場シェアを急速に拡大している。中国の太陽光発電ロードマップを根拠に、TOPCon技術は2023年の23％から2024年までの75％に達する見込みで、2025年には80％を超えると予測されている。この成長の背景には、特に高度なパッシベーション技術に基づく構造的な優位性があり、それが効率の向上とコストの削減を大きく促進している。
　「太陽光セルの効率とコストは、パッシベーション構造に大きく依存しています」と宋博士は説明した。「TOPConの全面的なパッシベーション技術を可能にすることで、PERCセルに見られる部分的なパッシベーションの限界を克服しています」と述べた。一方で、BC技術は主に電極構成に焦点を当てており、その性能はTOPConやHJTなどの基礎となるパッシベーション技術に依存している。
　宋博士は過去の動向を研究し、各太陽光セル技術は10年のライフサイクルに従うことを結論付けた。このライフサイクルは、シェア20％から始まり、70～80％でピークを迎え、その後5年以内に10％程度に減少する軌跡を描く。
　このモデルに基づき、宋博士は、TOPConが持つ比類ないパッシベーション能力、高効率性、そして優れた拡張性により、今後3～5年間、市場を支配すると予測した。理由としては、「結晶シリコンの高い安定性、無毒性、豊富な資源により、少なくとも次の10年間は主流な地位を維持し続けることが確実です」と宋博士は述べた。

効率向上への道筋
　現在、TOPCon技術は実験室で27.3％の効率記録を達成しており、その理論的限界は29.4％とされる。TOPCon技術のポテンシャルを検証するため、宋博士は26種類の異なるセルの理論効率と実験室効率を分析した。その結果、結晶シリコンセルは理論効率に最も近いことが判明し、その差はわずか2.11％にとどまっている。
　宋博士は効率向上に向けて、明確なステップを示し、表面再結合の最小化とキャリア寿命の延長の重要性を強調した。マーティン・グリーン教授によるシミュレーションでは、効率を28％に向上させるための2つの重要な要素が特定された。まず、キャリア寿命は4.5msを超えるべきであり、同時に、表面再結合電流は5.6fA/cm²以下でなければならないとされている。
　実際、現在のシリコン材料のキャリア寿命は、この要件を十分に満たすことができ、特に全面接触パッシベーションを採用すればその要件は完全に達成可能。しかし、5.6fAの再結合電流を実現することは非常に挑戦的であり、現在の最良レベルは約8fA。したがって、効率をさらに改善するためには、表面再結合が最も重要な要素となる。

DAS Solarの戦略
　世界で最も急成長しているPV企業の1つとして、DAS Solarは「1つの主軸を軸に、3つの翼で推進し、全方位で発展」戦略を採用している。TOPConをベースとしながら、DBC、TSiP、SFOSといった先進技術の開発に注力することを追求している。
　現在、DAS SolarのTOPCon技術は4.5世代に達しており、世界クラスの性能指標を達成している。これには、開放電圧745mVと、量産効率26.7％が含まれる。一方、同社の第1世代DBC製品は効率26.5％を実現しており、産学連携により、ペロブスカイトタンデムセルは実験室で33.2％の効率を達成した。
　今後、DAS Solarは、強力な技術力を活かし、複数の技術革新を進めることで、セル効率40％以上を目指す。「TOPCon技術をコアに、PV技術の限界を押し広げ、新しい効率のレベルを達成し、グローバルなエネルギー転換を推進することに全力を尽くしています」と宋博士は締めくくった。

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