折角の固定価格買い取り制度も本来の目的であ る太陽電池のコストダウンには貢献せず、孫・菅のような悪党に利用されてしまっただけになってしまったような気がして、 最近は興味が段々薄れてきていました。
ところが、久しぶりにコストダウンの記事がありました。唯、残念ながら今や日本でもシェアを伸ばしている韓国企業と いうのがもう一つ気に入りませんが、それでも、エネルギー問題の解決の為には期待すべきニュースと言えるでしょう。
スマートジャパ ンより 2015年03月17日
蓄電・発電機器：太 陽電池の「コスト半減」、ウエハーを溶けたシリコンから直接製造
韓国Hanwha Q CELLSと米1366 Technologiesは2015年3月5日、 高効率で低コストな太陽電池セルを開発するために提携を結んだと発表した。溶融シリコンから直接、連続的に多結晶シ リコンウエハーを製造できる手法「Direct Wafer」を改善する。この手法 を利用した太陽電池セルの変換効率は最大18％に達している。現在 一般的な手法と比較すると、ウエハーの製造コストが半減するという。
韓国Hanwha Q CELLSと米1366 Technologies＊1）は2015年3月5日、 高効率で低コストな太陽電池セルの開発に向けた提携を結んだことを発表した。
提携の目的は、1366 Technologiesが 開発を続けてきた手法「Direct Wafer」を商用化すること。同 社によれば、Direct Waferを利用すると、多結晶シ リコン太陽電池用ウエハーの生産コストを現在の2分の1に まで低減できる。
図1は エネルギー省高等研究計画局の補助金を受けて試作した156mm角のウエハー。 図1では350枚 のウエハーを重ねている。大きさの比較のために、旧5セント硬貨（直径21.21mm） が写っている。
＊1） 1366 Technologiesは米MITから2007年 にスピンアウトしたベンチャー企業。社名は太陽定数に由来する。太陽から地球と同じ距離にある宇宙空間で、太陽光に 対して垂直な1m2の面が受け取るエネルギーを太陽定数と呼 ぶ。値は1366W/m2。
1366 Technologiesはこれまで6400万 米ドル以上の資金を集めており、Hanwhaグループも2010年、 シリーズBに参加している。この資金を利用して、2015年 第3四半期に米国で250MW分 の年産規模を持つ製造設備の建設を1366 Technologiesが開始する予 定だ。なお、建設計画についてはHanwha Q CELLSとの提携発表以前か ら公開していたものだ。
Direct Waferの優位性とは
Direct Waferの利点は、ウエハーの製 造工程を短縮できることだ。それによって、製造時に使うエネルギーとシリコン材料を減らし、製造時間を短くできる。1366 Technologiesによれば、新規の製造装置に対して投資をする必要が ほとんどなく、現在の多結晶シリコン太陽電池の60％を置き換え可能なの だという。
Direct Waferの詳細は公表されていな い＊2）。分かっているのは、溶融炉に連続的にシリコ ン原料を投入し、ウエハーを直接取り出すことだ。
現在、ウエハーを製造する一般的な手法は、キャスト法と呼ばれている。約1000度 の溶融シリコンを直方体の鋳型に流し込み、ブロック状の多結晶シリコンを作る。その後、微細な工業用ダイヤモンドを 取り付けたワイヤーで約200μm（0.2mm） 厚のウエハを切り出す（スライシング）。その際、ワイヤーの太さに相当する約100μm分 のシリコンが切削くずとなってしまう。このため、1366 Technologies以 外にも、スライシングを伴わないウエハー製造技術の研究開発が進められてきた。
＊2） 同社は、2010年3月 に国際公開特許（WO特許）「Methods and apparati for making thin semiconductor bodies from molten material」（出願番号PCT/US2010/026639、 公告番号WO2010104838 A1）を出願してい る。
どの程度の性能なのか
1366 Technologiesは2009年3月 に小面積セルを試作後、2010年6月 には多結晶シリコン太陽電池で標準的な156mm角のセルの試作に成功。その後は156mm角 のセルの変換効率を着実に高めている。2010年8月 時点で14％だった変換効率は、2014年7月 に18％に到達。これは主要メーカーが製造する多結 晶太陽電池セルとほとんど変わらない水準に達している＊3）。2014年10月 には生産能力が年間5MWに達した。
同社の現時点の生産技術水準は明らかではないものの、参考になる情報はある。2011年4月 から2013年5月 までエネルギー省高等研究計画局の補助金を受けた事業「1366 Direct Wafer: Demolishing the Cost Barrier for Silicon Photovoltaics」の報告書「Final Scientific Report for DOE/EERE」（DE-EE0004738、2014年2月） だ。
報告書によれば、事業の目標は、ウエハーを1W当 たり最大0.1米ドルで製造すること。当初、ウエハー1枚 当たりの「成長」時間は15秒未満だったものの、炉の改良により、20枚 当たりのタクトタイムを60秒まで短縮したとある。さまざまなサイズの原 料シリコン片を投入しても炉の温度を一定に保つことができている他、太陽電池セルに必要な特性を少ないばらつきで実 現できたという。事業完了後、2014年12月 には第3世代の炉が完成している。
これまでのシリコン製のウエハーの弱点はブロックから切り出すことによる手間と切りくずが無駄になるというのは間違 いないでしょう。それが、解決されたというのは本当であれば大きなコストダウンになることは確かでしょう。
それにしても、もう一つ製造法が理解できないのですが、これが実現されればいよいよ太陽光発電の発電コストが固定価 格買い取りなどに頼ることなく火力発電や原発のコストと競争できるようになる可能性があるのじゃないでしょうか。
そうなれば、いよいよ太陽光発電で世界のエネルギーを賄うという本来の目的が達成されるはずです。それは、世界の公 害問題の解決にもなると言うことです。
日本の企業でなく韓国の企業と言うところが残念ではありますが、世界のエネルギー問題の解決となるのであれば認めざ るを得ないでしょう。