１．光劣化がある

これはアモルファスシリコンの最大の難点で、このために今やアモルファス太陽電池を単純に商業化しているところはありません。パナソニックやカネカはアモルファスシリコンを使った太陽電池を作っていますが、結晶シリコンと両方を用いたもので、単純なアモルファス太陽電池は異なります。また、アモルファスシリコンのこの光劣化は熱によって回復するという特徴があります。

２．光の吸収率が良い

光の吸収度のことを専門的には吸収係数とも言いますが、この吸収係数が高く光を効率よく吸収できるため、太陽電池の厚みが薄くて済みます。従ってアモルファス太陽電池は「薄膜太陽電池」とも呼ばれます。（CISも吸収係数が高く薄いので同様に薄膜太陽電池と呼ばれます）

３．可視光と相性が良い

一方、結晶シリコンに比べて光の吸収帯域が狭いので、変換効率は結晶より低くなります。光の吸収領域はほぼ可視光の範囲で、この範囲での変換効率は高く、蛍光灯やLEDの光に対しては結晶よりも良く発電します。

４．熱に強い

熱に強いというのはあまり適正な表現とは言えませんが、光劣化が熱によって回復するので見た目の特性としては熱に強く見えます。

ところで・・・・、

アモルファスシリコンが低照度でも良く発電するという話が流れているようですが、これは正しくありません。おそらく光の吸収率が良いことや、蛍光灯やLEDに対しては良く発電することなどと混同しているのだと思います。

アモルファスシリコン太陽電池は低コストになると期待されましたが、効率が上がらないことや生産性が悪いことなどから、結局、結晶とあまり製造コストは変わりませんでした。

今や単純なアモルファス太陽電池は作られていませんが、カネカやパナソニックはアモルファスを用いた太陽電池を作っています。カネカはアモルファス太陽電池を結晶型の太陽電池の上に重ねたもので、こうすることで光劣化の影響を少なくすることができます。ただ、複雑な製造になるのでコストアップになるのではと思うのですが。

パナソニックは結晶シリコンにアモルファスシリコン膜を重ねて一つの太陽電池を作っています。この場合も劣化の影響は少なくなるようです。これはパナソニックというかサンヨーの独自技術で、非常に優れており世界に冠たるものだなと思います。

他にもアモルファス太陽電池はいろいろな基板の上に作れたり、シースルーにできたりする特徴がありますが、ここでは割愛させて頂きます。シャープもアモルファスを少し作っていたようですが、経営再建のため止めるようです。またCISもアモルファスと同じく薄膜太陽電池であるために混同されることがあるようなので、この辺りはもう少し説明したいと思っています。

その前に次回は4月の11-20日の太陽光発電状況について報告しておきたいと思います。

a-Si太陽電池はかなり大きな光劣化を示します。特に最初の光劣化が大きく、だんだん劣化速度は小さくなっていきます。もう良く覚えていませんが、最初の1か月で1割ぐらい、数年で3割ぐらい劣化したのではないかと思います。

このa-Si太陽電池の光劣化の特徴は、「熱によって回復する」という点にあります。劣化した太陽電池に100-150度ぐらいの熱を加え30分ほどおいておくと、劣化は8-9割がた回復したと思います。ここまでの温度を加えなくても、数十度でもそれなりに回復したと思います。

さて・・・・・、

a-Si太陽電池は光劣化するために定格を決めるのが問題でした。しかし前述のように劣化は最初がきついだけで、時間とともに止まってきます。このため、a-Si太陽電池の定格は、初期の光劣化後の値を使うようになりました。

一方、太陽電池は強い日射の下ではかなり温度が上昇します。夏の日差しの強い日には70度ぐらいにまで上昇します。通常、高温では太陽電池の特性は低下しますが、a-Si太陽電池の場合、熱による劣化の回復現象が同時に起こるので、見かけ上、温度による特性低下が少ないように見えます。これが、a-Si太陽電池は熱に強いと言われる背景です。

熱に強いという表現はあまり正確でないような気もしますが・・・・。

ところでHIT太陽電池も熱に強いと言われています。おそらくa-Siを使っているからでしょう。しかし、HIT太陽電池は結晶シリコンとa-Siのハイブリッドになっているので、a-Si太陽電池と同じ振舞いをするのかどうか良く分かりません。また、メーカーもそこのところはあまり正確には説明していませんが、熱には強いとは言っています。

もし、HIT太陽電池がa-Siと同じような特性を持つのなら、光劣化現象があり、定格は劣化後の値なのでしょうか？？？　そうすると初めの変換効率はかなり高い？？？　まぁ、そんなことはないでしょうね。

a-Siの蛍光灯下での効率の話を華々しく発表したのはカネカです。30年ほど前の話になります。但し、これは私の想像を含めた話なので、間違っているかもしれません。

当時はa-Si太陽電池が世間の注目を浴びていて、多くの会社がその研究開発に取り組んでいました。

その中で、突然カネカから「a-Si太陽電池で20%を超える変換効率達成」というような意味の（良く覚えていません）新聞発表がありました。驚いて新聞を読むと、大した技術開発は無く、蛍光灯との相性が良くて高い効率を示すというような意味の記事でした。よく考えてみれば、どこのa-Si太陽電池も蛍光灯下ではそれぐらいの性能を示せる筈なので、拍子抜けだったわけですが・・・。

おそらくあまり中身を良く知らないカネカの経営陣が、びっくりするような変換効率の値に舞い上がり、新聞発表してしまったのではないかと想像しています。

カネカの新聞発表については更に逸話があります。

a-Si太陽電池に光劣化があることは昔から知られていました。しかしカネカはまた突然に「a-Si太陽電池の光劣化を解決」と発表しました。これは学会発表がある時にタイミングを合わせた発表でした。当然、各研究機関や会社がカネカの学会発表に詰めかけたわけですが、カネカからの発表は「a-Si太陽電池の熱劣化を低減させた」という発表だけでした。光劣化に関する質問が出ましたが、カネカからは「光劣化は関係ない」という答えのみ。

新聞を確かめると確かに「光劣化を解決」となっているわけですが、これもおそらく良く中身を知らない経営陣が「熱劣化」と「光劣化」を混同し、a-Si太陽電池で大問題になっている「光劣化」を解決したのだと舞い上がり発表してしまったのではないかと想像しています。

どちらの発表も、あっという間にネタ落ちしてしまい、笑い話のようなもので大した騒ぎにはなりませんでした。

まぁSTAP細胞もそうですし、「常温核融合」もそうですが、太陽電池の分野でも十分な吟味をせずに先に新聞発表して目立とうとするような安直な行動は見られていました。

a-Si太陽電池は一時期脚光を浴びましたが、光劣化するという致命的な欠陥が解決できず、今ではあまり顧みられなくなっています。光をあてて使う道具が、光をあてると劣化するというのではまるでギャグみたいな太陽電池ですが（この太陽電池はできるだけ光をあてないで下さい、なんて）・・・。

で・・・・、

a-Siと結晶シリコン（c-Si）はかなり物性が違います。

まずa-Siはc-Siより光の吸収効率がずっと良く、1um以下の厚みで十分光を吸収し太陽電池が作れてしまいます。これが当初a-Siが脚光を浴びた理由でした。当時のc-Siは非常に高く、a-Siだと厚みが数十分の１で済むので大幅に安くなると考えられました。

確かにコストは下がったのですが、a-Siを作るプロセスに意外にコストがかかり、思ったほどのコストダウンにはならなかったようです。それに最近はc-Siのコストがずいぶん下がったので、a-Siは競争力を失いつつあります。

次に光の吸収領域がかなり違います。

これを説明するために下の図を作りました。

a-Siが光吸収できるのは波長が0.3-0.8umぐらいの領域です。

c-Siが光吸収できるのは0.3-1.1umぐらいです。

ところで、図のように太陽の光は0.3umぐらいから3umぐらいまでの波長の光からなっていて、そのうち目に見えるのは0.3umぐらいから0.8umぐらいまでです。

残念ながら太陽電池はこの光を全部吸収できるわけではありません。これが太陽電池の変換効率を律速する大きな要因になっています。当然、吸収できる範囲の広いc-Siの方が有利で、変換効率も高くなります。

さて・・・、

説明で気が付いたと思いますが、a-Siの吸収帯域はちょうど可視光領域と一致しています。a-Siの吸収領域はc-Siより狭いですが、逆にこの領域の光に対してなら、c-Siより変換効率が良くなっています。従って、可視光だけで使うならa-Si太陽電池の方がc-Si太陽電池より良いということになります。

ということは、

蛍光灯は可視光だけなのでa-Si太陽電池を使った方が良いということになります。今ならLEDに対してもa-Si太陽電池の方が良いと言った方がいいかもしれません。

室内で使う電卓などにa-Si太陽電池を使っていることは意外に合理的だったわけです。

a-Si太陽電池が蛍光灯に対して変換効率が良いということに関して、過去に面白い逸話があります。この際、脱線し続けて次回はその話をします。

アモルファスシリコン(a-Si)太陽電池の特徴の一つに低温で製造できるという点が挙げられます。低温と言っても200数十度と高温ですが、結晶系のSi太陽電池では500-600度（700-800度だったかもしれません）もの高温になるのに対し、ずっと低い温度で作ることができます。この温度で作ることができると、材料の選択範囲が広まってきます。

a-Siは気体を使った化学反応（気相成長）で作っていきますが、製造温度が200度程度であれば、様々なガラスや耐熱フィルムの使用が可能になってきます。この結果、いろいろな形の太陽電池が可能になってきます。

a-Si太陽電池は昔、サンヨー（今はパナソニックに吸収されている）が世界のリーディングカンパニーでした。サンヨーがa-Si太陽電池を用いたソーラー電卓を普及させたことは以前にも紹介しましたが、面白いところでは「アモルトン瓦」というものを試作していました。

これは瓦型の太陽電池ですが、ガラスで瓦を作ってその上にa-Siで太陽電池を作ったものです。「アモルトン」というのはその時にサンヨーがA-Si太陽電池につけたブランド名です。

「アモルトン瓦」について、私が見たのは写真だけで現物は見なかったように思いますが、一応それらしい形にできていました。但し、見たのは1枚だけで、おそらく太陽電池としてはまともには動作していなかったと思います。単に見せるために1枚だけ作ったのでしょう。

それでもインパクトは十分で、結構話題になっていました。

いまではスレート型でもっと現実的な瓦型太陽電池を試作するところもあるようです。屋根に載せる太陽電池としては瓦型も良いでしょうが、要は屋根の機能を果たせば良いので、瓦の形にするかどうかは単に趣味の問題ですね。