太陽光パネルに革命？ペロブスカイト太陽電池ってなに？
2023.06.19
皆さんこんにちは！
新潟で自家消費型太陽光発電のことならテクノナガイソラーレにお任せ！
テクノナガイソラーレの渋谷です！
昨今の電気料金の高騰を受け、住宅向け・法人向けそれぞれの太陽光発電のお問い合わせがとても増えております。
弊社も手が足りないくらいの忙しさとなっており、太陽光発電絡みの電力・国への申請についても今まででは
考えられないほど完了まで時間がかかる状況になっております。
世間的にも今注目が高まっている太陽光発電ですが、実は太陽光パネルに使われる太陽電池に大きな動きがありました。
その名も『ペロブスカイト太陽電池』
以前より研究されてきたこの新しい太陽電池が、ここ数年で実用化に向けた大きな動きが見えつつあります。
これが今後の太陽光発電にどのような影響をもたらすのか
今後の太陽光発電がどうなっていくのか、そんな未来がちょっと垣間見える話です。
＝＝＝目次＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
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１．『ペロブスカイト太陽電池』とは？
まず、太陽電池がどういったものなのか？ どういう仕組みで発電するのかを説明します。
太陽電池に太陽光などの光エネルギーが当たると、電子（－）と正孔（＋）が発生します。
この電子（－）が正孔（＋）が移動することによって、電気として使うことができるのです。
乾電池を－・＋に繋いで電気を使うのと同じような状態ですね。
現在、一般に販売されている太陽電池のほとんどは『シリコン系太陽電池』と言われるものです。
よく屋根上や野立てで見かける太陽光パネルはもちろん、人工衛星用の電源としての太陽電池としても使われています。
この『シリコン系太陽電池』でも、その中にある「シリコン製半導体」に太陽光が当たることでこの現象が起こります。
現在一番普及しているこの『シリコン系太陽電池』は、壊れにくく、太陽光の変換効率が高い(高いものでは25%ほど)
といった反面、製造コストが高いという問題点がありました。
そういった理由から、以前より別素材を活用した太陽電池が研究されてきました。
その中で近年大きく注目を集めているのが『ペロブスカイト太陽電池』です。
「ペロブスカイト」とは「灰チタン石（かいチタンせき）」のことです。
その「灰チタン石」が持つ結晶構造が「ペロブスカイト構造」と呼ばれていることに由来しております。
この結晶構造を持つ物質は他にもあり、様々な物質を合成して作ることも出来る結晶構造です。
それらを総称して「ペロブスカイト」と呼ぶようになりました。
『ペロブスカイト太陽電池』とは、様々な物質を合成し「ペロブスカイト」の結晶構造を持たせたものを利用し
発電を行うことができる太陽電池です。
２．『ペロブスカイト太陽電池』で何ができる？
『ペロブスカイト太陽電池』は『シリコン系太陽電池』と比較すると優れた点がいくつもあります。
まずは、製造面の違いです。
『シリコン系太陽電池』は原料となるシリコンを加熱し液化させてから、ゆっくり冷却して結晶化させ、
それを薄くスライスして作るという形で製造されるため時間がかかります。
『ペロブスカイト太陽電池』は、原料を含む溶液を塗る・印刷することで作ることができます。
一日に製造できる量が多く、必要な材料量も少なくて済むことから、低コスト化にも期待がされています。
次に、太陽電池の性質についての違いです。
『ペロブスカイト太陽電池』は製造する際の温度をシリコン系と比較して低くすることができるため、
プラスチックを傷めない範囲で収めることができ、プラスチックフィルム型の太陽電池の製造が可能となります。
『シリコン系太陽電池』は薄くすると太陽光エネルギーの吸収量が大きく低下します。
『ペロブスカイト太陽電池』は太陽光の吸収係数が大きいため、薄型でも高い変換効率を維持することができます。
これを利用するこｔにより、薄型でも高変換効率を誇る太陽光パネルの製造が可能です。
また、光が弱くなってもシリコン系と比べて、電圧の低下が緩やかという特徴があり、室内の弱い光でも発電が可能です。
これにより、例えば体育館の屋根のようなアーチ状の屋根にフレキシブルな太陽光パネルを設置したり、
建物の建材と一体化されているものの開発も期待されています。
また、薄型の太陽電池になるということは重量も大きく削減できます。
これにより従来、荷重の問題で設置できなかった場所への設置も可能になります。
また日本にとって大きな利点の一つと言われているのが、主な原料となるヨウ素や鉛を全て「国産」で賄えること。
レアメタルなどの気象で高価な材料を必要としないこともあり、再び日本がペロブスカイト太陽電池の製造で
世界をリードすることができる可能性もあります。
このように研究が進むにつれて、今までの太陽光パネルでは考えられなかったようなものが実現可能になりそうなです。
当初問題であった変換効率の低さも、研究が進むにつれて『シリコン系太陽電池』に追いつきつつあります。
『ペロブスカイト太陽電池』は、今後にますます期待ができそうな新時代の太陽電池といえます。
３．『ペロブスカイト太陽電池』実用化はいつ？
いろいろ期待が膨らむ『ペロブスカイト太陽電池』ですが、実用化はいつ頃になるのでしょうか？
近年、様々な実証に向けての実験が行われており、日本国内でもいくつも実用化に向けた検証が進められています。
積水化学工業株式会社：国内初、ペロブスカイト太陽電池を建物外壁に設置した実証実験開始
東京都：ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた検証を開始しました
※リンク先のサイトの状況により、リンク切れとなっている場合もございます。
今回良い所ばかり取り上げてきた『ペロブスカイト太陽電池』ですが、耐久性の問題や大きなサイズの太陽電池の方法など
本格的な実用化に向けての改善研究に現在国や企業が取り組んでいるところです。
一説によれば、実用化は2025～2027年頃になるのではないか？ と言われています。
実用化されて安定生産ができるようになれば、今まで以上に太陽光発電が普及することが期待されます。
また、身の回りのいろんなものに『ペロブスカイト太陽電池』を埋め込むことで、機器単体で発電・給電を行ってくれる
デバイスの開発ができそうだったり、夢がいろいろ広がっていきそうです。
今後の『ペロブスカイト太陽電池』の動向から目が離せません。
今回は『ペロブスカイト太陽電池』に関するお話でした。
まだまだ課題が残されてはいますが、今後の展望が望めそうな面白い技術の一つです。
個人的には、今後スマートフォンの背部に『ペロブスカイト太陽電池』を埋め込んでもらって、
太陽光や室内光で自動で充電してくれるとありがたいなぁ なんて考えてしまいます。
(気が付くと、充電がなくなりかけているので…)
今後も『ペロブスカイト太陽電池』に動きがあれば、また記事にして皆様にお届けしてみようと思います！
新潟で自家消費型・産業用・住宅用の太陽光ならテクノナガイ！
本日もお読みいただきありがとうございました！
