目前，傳統的矽類太陽能電池的能量轉換效率已接近30％左右的上限。有一種電池通過將可吸收其他波長光的光伏面板材料重疊在一起，可在面積不變的情況下，突破能量轉換效率的界限，這就是「串聯型太陽能電池」(Tandem太陽能電池)。在太陽能面板設置地點較少的日本，這種太陽能電池因有望成為脫碳的有效手段而備受期待。

    

       「純電動汽車（EV）可在不充電的情況下行駛35公里」,在2021年12月東芝召開的線上技術説明會上，轉換器技術實驗室研究員山本和重這樣描述該公司開發的串聯型太陽能電池的性能。

 

       東芝開發出了層疊在矽材料上的透明太陽能電池（頂部單元，Top Cell）。作為使用亞氧化銅的透射型太陽能電池，實現了8.4％的能量轉換效率，達到全球最高水準。作為與矽材料層疊的串聯型太陽能電池，經推算能量轉換效率達到27.4％，超過了矽類太陽能電池的全球最高效率（26.7％）。

   

 

       太陽能電池不管使用哪種材料，可用於發電的光的波長都有限。比如，普通的矽材料只能吸收波長相對較長的光。為了彌補這一缺點，串聯型太陽能電池通過將不同材料製成的、可吸收短波長光的太陽能電池重疊在一起，可利用更多波長的光來發電。被認為由此可實現40～50％的能量轉換效率。

    

      只要吸收的波長不重疊，太陽能電池材料可以自由組合。有時會重疊2～3層甚至6層不同的材料。與分別用各種太陽能電池單獨發電相比，設置面積小。在適合設置太陽能電池板的地方少的日本，這是有效的手段。

    

      東芝的氧化亞銅太陽能電池是對普及串聯型太陽能電池很重要的成果。因為串聯型太陽能電池「作為吸收短波長的太陽能電池，只能組合價格是矽數千倍的砷化鎵等材料的太陽能電池，成本增加」（東京大學的瀨川浩司教授）。原來只能在允許高成本的宇宙開發等領域使用，而如果使用資源豐富的銅，可以吸收短波長的光，以低成本製造。

    

      有望用於串聯型太陽能電池的另一種太陽能電池是輕薄的「鈣鈦礦型」太陽能電池。由於材料組合自由度高，因此通過改變材料，吸收的波長也會改變，容易製造吸收短波長光的太陽能電池。

    

      英國牛津大學創辦的初創企業Oxford PV於2020年底通過重疊鈣鈦礦型串聯型太陽能電池實現了29.5％的轉換效率。瀨川教授説「如果將全世界的太陽能電池都換成串聯型太陽能電池，將大大接近實現脫碳」。

   

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