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塗って作る、軽くて曲がる電池!? ペロブスカイト太陽電池の可能性


塗って作る、軽くて曲がる電池!? ペロブスカイト太陽電池の可能性

この記事の要点は…

下敷きのように軽くて曲がる太陽電池が新たな市場を開拓

有機薄膜太陽電池の開発で培った技術やノウハウを生かし、大きな成果に

農業とのコラボレーションや、都心でのメガソーラーなど将来の展開にも期待

太陽光発電と聞くとどういう景色を思い浮かべるだろうか。広大な土地、敷き詰められた大きなパネル・・・そんなイメージを覆す次世代の太陽電池の開発が進んでいる。

現在主流となっている結晶シリコン太陽電池は、重量や形状から、平坦で広大な土地や、強度の高い建物の屋根などに設置場所が限られてしまう。そこで従来とは異なる新たな市場を開拓する太陽電池として注目を集めているのが、東芝と国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が開発を進めているフィルム型ペロブスカイト(※)太陽電池だ。この太陽電池の面白いところは、軽くて曲げられること。これにより、太陽光発電シーンはどのように変わっていくのだろうか――?
※結晶構造の一種。酸化物の灰チタン石(ペロブスカイト)と同じ結晶構造をペロブスカイト構造という。

“軽くて曲がる”太陽電池?

ペロブスカイト太陽電池が軽くて曲がるのは、パネル型の結晶シリコン太陽電池とは対照的にフィルム状に形成するからだ。東芝・研究開発センター トランスデューサ技術ラボラトリ-の水口浩司室長、都鳥顕司氏、天野昌朗氏は次のように語る。

左から株式会社東芝 研究開発センター天野昌朗氏、都鳥顕司氏、水口浩司室長

左から株式会社東芝 研究開発センター天野昌朗氏、都鳥顕司氏、水口浩司室長

「フィルム型ペロブスカイト太陽電池の最大のメリットは、従来の結晶シリコン太陽電池では設置不可能な場所にも取り付けられること。ビルやマンションの壁面、大型車両の上面、あるいはテントなど、広い土地を確保するのが難しい都市部でも様々な場所に設置できます。そこで、既存の市場とは異なる新しい市場の形成が見込めるわけです」(都鳥氏)

ペロブスカイト太陽電池は、基板上のペロブスカイト結晶が光を吸収して電気を発生する仕組み。ペンキを塗るように材料を基板の上に塗って作るため、フィルムなどの低コストの基板を利用できる。基板がフィルムなので、軽くて曲げることもできるというわけだ。材料費も安く、また、ロール状に巻く印刷技術を適用することで安価に製造できる。

「ペロブスカイト太陽電池は、太陽光をどれだけエネルギーに変えられるかというエネルギー変換効率という点でも、結晶シリコンと同等の効率を実現する可能性を秘めています。NEDOとの共同研究で目指しているのは、15%のエネルギー変換効率。結晶シリコンも広く使われているのは15%のものが多く、同等レベルの効率を目指しています」(水口室長)

さまざまなメリットをもたらすペロブスカイト太陽電池だが、一方で課題もある。

「ペロブスカイトはフィルム上に塗ると結晶化するまでの時間が非常に早く、大きな面積で均一な膜を形成するのが難しい材料なのです。高いエネルギー変換効率を維持しながら、面積を大きくすることが課題でした」(天野氏)

高効率、大面積化をいかに実現するか――この課題に10年以上にわたって培われてきた東芝の知見が技術のブレイクスルーをもたらした。

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