太陽電池の裏面に液体を塗ってレーザーで焼き付けるだけで発電効率が高まる－。帝人が９月の応用物理学会で学術発表した液体状の材料「ＮａｎｏＧｒａｍ（ナノグラム）シリコンペースト」とこの材料を使った加工技術が、次世代の太陽電池の製造手法として注目を集めている。再生可能エネルギーの「本命」ともいわれる高効率の太陽電池が簡単に製作できて費用も抑えられるからで、２０２０年に２兆７０００億円に拡大する見込みの太陽電池市場を席巻する可能性もある。

　開発したのは、ナノグラムシリコンペーストを使った新しい太陽電池「Ｌ－ＢＳＦ（ローカルバックサーフェスフィールド）型」の製造手法。太陽光を受けるシリコンウエハー（基板）の裏面に、電気を効率的に集めるリンやホウ素などの元素を含んだ層をつくる仕組みだ。

　汎用品のライン活用可能

　この層の形成に、直径２０ナノ（１０億分の１）メートルの超微細粒子を液体状に加工したナノグラムシリコンペーストを活用。

　線状など部分的に塗布することで、「エネルギーを持った電子を電極に効率的に引き出す『じょうろの注ぎ口』が基板内部にでき、失う電子が少なくなる」（城尚志・電子新材料事業推進班長）という。１０年に子会社化した米ベンチャー企業、ナノグラム・コーポレーションの技術を生かし、リンなどを製造段階で超微細粒子に内包させることができるようになった。

　従来のＬ－ＢＳＦ型は、部分的にリンなどを熱で注入するため基板の表面加工などが必要だった。これに対し新手法は、液体状のためスクリーン（孔版）印刷で塗布し、レーザーを照射する簡単な加工で製造を可能にしたのが特徴だ。

　その結果、太陽光から電気エネルギーへの変換効率は現在の汎用品の１８％程度から２０．５％まで向上する。従来のＬ－ＢＳＦ型は１ワット当たりの製造費用が汎用品とほぼ同じだったが、帝人の手法ならば５～６％を抑制できるという。

　帝人によると、市場では変換効率が２３～２４％とより高いＩＢＣ型などの開発も進むが、２０年の発電容量は７７６０メガワットにとどまる。

　一方で、Ｌ－ＢＳＦ型など裏面に層を作る太陽電池の発電容量は２０年に現行の１０倍になる４万５０００メガワットを超え、主流になる見込み。汎用品の生産ラインが活用できることもあって、「製造が簡単なＬ－ＢＳＦ型が現行の汎用品を置き換えていく構図になる」とみている。

　１７年に商用販売開始

　帝人は既に、この手法でドイツの研究機関、フラウンホーファーＩＳＥと６インチ四方のＬ－ＢＳＦ型の太陽電池を共同開発し、変換効率の向上を実証。他の国内外の太陽電池メーカーとも共同開発を進めており、１７年に商用販売を始める計画だ。

　帝人は、太陽電池パネルの裏面を保護するバックシートなどを生産してきたが、今回の成果を契機にナノグラム社と取り組むプリンタブル・エレクトロニクス（印刷手法を用いた電子部品）分野の開発を加速させる方針。ナノグラムシリコンペーストを中核材料として、柔軟に変形するフレキシブルディスプレーなどへの使用が想定される半導体分野でも生かしていく考えだ。

　城氏は「Ｌ－ＢＳＦ型の製造手法としては最適なものができたのでメーカーに提案していきたい。ナノグラムシリコンペーストは太陽電池以外にも用途を広げ、早期に１００億円の売り上げを目指す」という。（会田聡）