ペロブスカイト太陽電池とは

ペロブスカイト太陽電池とは、ペロブスカイト結晶構造を持つ物質（ペロブスカイト）を発電層に利用した太陽電池のことです。2009年に桐蔭横浜大学の宮坂力教授氏のグループにより考案され、現在では日本をはじめ世界の企業や研究機関で広く研究や商品化に向けた競争が進んでいます。

ペロブスカイト太陽電池は、従来の太陽電池と異なり、軽量かつ柔軟性があることが特徴で、ビルの壁面や耐荷重性能の低い屋根の上など、幅広い場所への設置が可能です。

塗布や印刷など比較的容易に製造できることから、低コストで量産できる可能性がある点でも注目されています。

ペロブスカイト太陽電池の種類

ペロブスカイト太陽電池の種類としては、フィルム型、ガラス型、ダンデム型の3種類があります。

• ※出典：資源エネルギー庁「次世代型太陽電池に関する国内外の動向等について」

従来設置できなかったような場所に導入が可能な「フィルム型」のペロブスカイト太陽電池では、製品化に向けて重要となる大型化・耐久性の技術で日本の技術は海外勢をリードしています。

「ガラス型」のペロブスカイト太陽電池は、建材の一部として既存の高層ビル・住宅の窓ガラスの替わりの設置が期待されています。しかし、海外でも技術開発が盛んで、激しい競争の分野となっています。

その他、高い変換効率の達成可能性から、シリコン系太陽電池の置換えとして期待される「タンデム型」もあります。タンデム型は世界的に大きな市場が見込まれますが、現状では研究開発の段階にあります。

太陽電池の分類とペロブスカイト太陽電池の位置づけ

一般的に太陽電池は、シリコン系、化合物系、有機系の大きく3つに分類されます。

「シリコン系」には、現在最も広く利用されている多結晶シリコン太陽電池が含まれています。「化合物系」は、複数の化合物を組み合わせた太陽電池の分類です。

ペロブスカイト太陽電池は、有機物を原料とする「有機系」に分類されます。有機系は、常温・常圧でコストを抑えて製造できることが期待される分野です。

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ペロブスカイト太陽電池のメリット

ペロブスカイト太陽電池のメリットとしては、主に以下の3つが挙げられます。

• ●軽くて柔軟性がある
• ●低コストで製造できる
• ●国内で原料を確保できる

それぞれのメリットについて詳しく見ていきましょう。

軽くて柔軟性がある

ペロブスカイト太陽電池のパネルの厚さは従来の太陽光パネルの100分の1で、重さは10分の1程度となります。

軽量かつ柔軟性があり、建物の壁面や耐荷重の低い屋根の上など、従来のシリコン太陽電池では設置できなかった場所への設置が可能です。

ペロブスカイト太陽電池の技術が確立することで、土地が狭く設置場所が限られている日本において、太陽電池のさらなる普及が期待されます。

低コストで製造できる

ペロブスカイト太陽電池は、材料をフィルムなどに塗布または印刷する方法等で製造でき、コストを抑えた量産が可能になります。製造工程が少ない点も大量生産に適しています。

また、材料は薄膜として使用されるため使用する材料の量が少なく、製造コストだけでなく材料費も安く抑えられる可能性があります。

国内で原料を確保できる

ペロブスカイト太陽電池の主要な原料であるヨウ素は、日本国内で世界第2位の生産量があり、原料を安定供給することが可能です。技術開発でのリードだけでなく、原料の調達においても優位性が期待できます。

その他、軽量による設置費用の削減や、構造、鉛・ヨウ素といった原料の特性から、シリコン系の太陽電池に比べてリサイクルが容易であることも利点です。

ペロブスカイト太陽電池実用化に向けた今後の課題

ペロブスカイト太陽電池の課題としては、以下のような点が挙げられます。

• ●大面積化が難しい
• ●寿命が短く耐久性が低い
• ●変換効率の向上が必要

現状では、ペロブスカイト太陽電池の製造過程において広い面積に均一な膜を形成するのが難しく、大型化が課題とされています。

また、耐久性の向上も求められています。ペロブスカイト太陽電池の寿命は、開発当初の段階では5年程度で、現在は10年ほどが達成されているとの報告もあります。しかし、20年以上の寿命とされるシリコン太陽電池と比較すると、依然として重要な課題となっています。

変換効率は、ペロブスカイト太陽電池が開発された当初は3%程度に留まっていましたが、近年では20%に迫る報告があり、さらに改善が進む見込みです。

ペロブスカイト太陽電池の企業での技術開発事例

ペロブスカイト太陽電池は国内で盛んに研究開発が行われています。ペロブスカイト太陽電池の企業での技術開発の事例としては、以下が挙げられます。

• ※出典：積水化学工業株式会社「倉庫壁面に対するフィルム型ペロブスカイト太陽電池の設置実証実験を開始」
• ※出典：株式会社カネカ「カネカ 高性能ペロブスカイト太陽電池の実用化技術開発を加速」
• ※出典：株式会社東芝「世界最高のエネルギー変換効率15.1%を実現したフィルム型ペロブスカイト太陽電池を開発」
• ※出典：株式会社アイシン「【５分でわかる】塗って発電！？ペロブスカイト型太陽電池とは」
• ※出典：株式会社エネコートテクノロジーズ 公式サイト
• ※出典：Panasonic Newsroom Japan「世界初、ガラス建材一体型ペロブスカイト太陽電池 Fujisawa サスティナブル・スマートタウン内で長期実証実験を開始」

ペロブスカイト太陽電池は実用化が進む技術

ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト結晶構造を持つ物質を利用した太陽電池です。軽量かつ柔軟な特徴から、壁面をはじめ従来設置できなかった場所への導入が可能であり、次世代の太陽電池として期待されています。

大面積化や耐久性、変換効率の向上など、現状はいくつか課題がありますが、国内の企業において進む積極的な技術開発により、近い将来の本格的な普及も見込まれています。

ペロブスカイト太陽電池の技術動向にぜひ注目してください。

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監修者 北村 和也（きたむら かずや）

日本再生可能エネルギー総合研究所 代表/株式会社日本再生エネリンク 代表取締役/地域活性エネルギーリンク協議会 代表理事/埼玉大学社会変革研究センター・脱炭素推進部門　客員教授

早稲田大学政治経済学部政治学科卒。民放テレビ局にて、報道取材、環境関連番組等制作し、1998年よりドイツ留学。その後、研究所等を設立。

◎主たる活動：

• ・再生エネ普及のための情報収集と発信
• ・再生エネ、脱炭素化等の民間企業へのコンサルティング、自治体のアドバイザー
• ・地域での経済循環、活性化のサポート
• ・エネルギージャーナリストとして、講演、セミナー、各種の執筆