ペロブスカイト太陽電池

ペロブスカイト太陽電池の全貌

ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、ペロブスカイト構造の結晶を利用して作られた太陽電池であり、特にその優れたエネルギー変換効率から注目されています。基本的には、ペロブスカイト材料を光吸収層として用い、従来の色素増感太陽電池と異なるアプローチを取っており、正孔輸送材料としてSpiro-OMeTADなどの高性能材料を使用しています。この新しい技術により、ペロブスカイト太陽電池はその製造コストが低く抑えられるため、今後の商業化に向けて大いに期待されています。

研究開発の歴史

ペロブスカイト太陽電池の発展は、2009年に日本の桐蔭横浜大学の研究チームによって始まりました。最初に使われたハロゲン化鉛系ペロブスカイト（CH3NH3PbI3）は、当時のエネルギー変換効率が3.9%というものでしたが、研究が進むたびにこの効率は急速に改善され、10%を超える性能も報告されるようになりました。特に2011年、成均館大学の朴南圭教授は、デバイスの全固体化への成功を収めており、効率向上に寄与しました。

また、2017年には、理化学研究所が行った研究から、鉛を用いない低毒性のペロブスカイト材料の発見があり、環境への負荷を軽減する方向での研究も進められています。2021年には、東芝がフィルム型ペロブスカイト太陽電池の製造技術を確立し、エネルギー変換効率15.1%を達成しました。このように、ペロブスカイト太陽電池は急速に進化を続けています。

実用化の進展

ペロブスカイト太陽電池は、印刷技術を取り入れることで、薄いガラスやプラスチックの上に直接刷り込む形で製造されるため、従来の太陽電池の約半額で生産可能です。2021年には、ポーランドのスタートアップ企業が初めての量産を開始し、これに続いてイギリスや中国の企業も製造を始める見込みです。これは、太陽光発電の普及を加速させる大きな一歩とされています。

宇宙事業への適用

宇宙分野でも、ペロブスカイト太陽電池の有望性が注目されています。宇宙では太陽光が主なエネルギー源であり、ほとんどの宇宙機に太陽電池が搭載されていますが、ペロブスカイト型は放射線に対する耐性が高く、厳しい環境での利用にも適しています。特に3接合型化合物太陽電池と比較しても、コストや耐久性の面で優れた特性を持つことが利点です。

未来への展望

日本はペロブスカイト型を次世代の太陽電池として位置づけており、2030年を目標にコストのさらなる低減を目指しています。ペロブスカイト型太陽電池は軽量かつ柔軟性があり、設置場所を選ばないため、都市環境における再生可能エネルギーの導入が進む可能性があります。2033年には、電力変換効率が33.2%に達したとの報告もあり、技術の進歩が期待されています。日本の経済産業省はこの技術に対して大きな投資を行う計画を立てており、業界全体がこの進展を後押ししています。

ペロブスカイト太陽電池は、単なる技術革新にとどまらず、持続可能な社会の実現に向けた重要な一歩となる可能性を秘めています。

もう一度検索