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【次世代太陽電池の開発競争】国産材で生産可能なペロブスカイト(PSC)は有力候補か

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こんにちは。コッキー(@fantasista77788)です。

 

 

現在の太陽電池の主力であるシリコンは、現在15~20%の変換効率で、理論上のMAXが29%と限界が見えてきています。

 

となると、それ以上の変換効率を達成できる太陽電池を開発しなければなりません。

 

日本が世界に先駆けて、官民連携で有力な太陽電池の開発が成功することを願います。

 

  

 記事の内容 

  • 次世代太陽電池「ペロブスカイト」、脱炭素へ期待
  • 次世代太陽電池「ペロブスカイト」、脱炭素へ期待への考察 
  • 低コストか高品質か
  • 「国産材で生産可能なペロブスカイト(PSC)は有力候補か」まとめ

    

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次世代太陽電池「ペロブスカイト」、脱炭素へ期待

 ‐日経新聞引用‐

 

菅義偉首相が2050年に温暖化ガス排出を「実質ゼロ」にする目標を表明し、次世代の太陽電池「ペロブスカイト太陽電池(PSC)」への注目が高まっている。

 

低コストで薄く作れる利点があり、エネルギー変換効率などの向上が進んでいる。大型化や耐久性などの課題解決に向けて、産学の連携が重要だ。

 

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瀬川教授らは高効率のペロブスカイト太陽電池を試作した


変換効率28%を達成――。

 

11月に発表した東京大学の瀬川浩司教授らの研究成果が注目を集めた。

1平方センチメートルの小さなものだが、優れた数値を達成したからだ。9月には梶山弘志経済産業相が研究室を視察し、国内でPSCの材料を自給できることなどに興味を示したという。

 

従来の太陽電池のほとんどは発電部にシリコンを使う。

 

PSCはペロブスカイトという結晶構造の材料を発電部にする。印刷技術で簡単に作れて折り曲げることも可能だ。製造コストがシリコン製の半分以下になると期待されている。

 

PSCの変換効率は実験室レベルで二十数%程度だったが、瀬川教授らは銅やインジウムなどの発電部と組み合わせた「多接合型」にして大幅に高めた。

 

調整すれば同30%超も可能だという。瀬川教授は「将来はシリコン製の太陽光パネルを全てPSCで置き換えたい」と意気込む。

 

脱炭素社会の実現には再生可能エネルギーの利用拡大が欠かせない。小泉進次郎環境相は15日、30年度の電源構成に占める再生可能エネルギーの割合を現在の目標の倍となる4割以上に高める意向を明らかにした。

 

太陽電池の利用拡大には、技術革新が不可欠だ

 

調査会社の富士経済(東京・中央)が3月に公表した調査報告では、PSCなど次世代太陽電池の世界市場は19年には6億円にとどまるが、30年には4563億円になると予想する。

 

国際的に注目を集めており開発競争は激しい。

 

米スタンフォード大学は今後の量産につながる成果を出した。PSCの発電部の薄膜を量産する技術を開発した。ノズルから原料の溶液と反応性の高いガスを噴射して瞬時に乾燥させる。従来は約30分加熱して乾燥させる必要があった。

 

シリコン製太陽電池の4倍の速度で量産できるという。

 

実用化への課題の一つは電池の大型化だ。

PSCは数平方センチメートル以下という小さな電池では高い変換効率を示すが、大型になると不純物が混入したり、溶液を均一に塗れなかったりするため効率が大幅に下がる

 

耐久性も課題だ

 

熱や湿気で劣化し、せいぜい数カ月しかもたない。

 

沖縄科学技術大学院大学のヤビン・チー教授らは光を2000時間受けても14%しか変換効率が落ちない電池を開発した。特殊な高分子を混ぜて劣化を防いだ。まだ実験室レベルだが今後、大型の電池で試す考えだ。

 

課題を解決して実用化につなげるには企業との擦り合わせが必要だ。

 

パナソニックは新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と協力し、変換効率17.9%の大型PSCを開発した。リコーも印刷技術を生かし、宇宙航空研究開発機構(JAXA)と宇宙で発電できる劣化の少ないPSCを開発中だ。

 

ただ「開発に本気で取り組む企業はまだ少ない」(瀬川教授)。

 

こうした取り組みを加速することが求められる。

 

次世代太陽電池「ペロブスカイト」、脱炭素へ期待への考察 

 

国産材で低コストで製作可能な「ペロブスカイト(PSC)」。

大型化と耐久性への課題がありますが、期待したい技術です。

 

PSCは特殊な結晶の層を基板に塗布して製造し、軽量性が特徴で、現在主流の結晶シリコン太陽電池と比べて電池の厚さを約100分の1にできます。

 

すると、電池を折り曲げられるため、形が変化しやすいビニールハウスの天井などにも設置できることになります。

 

ただ現状では、数か月しか持たないので製品としては全く使えません。

ここをどう改善していくかですが、結果、高耐久性を持たせるために、高コスト化していくことは容易に想像できます。

 

現在は生産速度がシリコンの4倍速くても、耐久性を増すための生産工程が増えれば、当然時間もかかりコストも上昇していきます。

 

中国・韓国などに負けず、国産材で製造可能なので、是非とも低コスト・高品質な製品を世界に先がけて発表して欲しいですね。

   

低コストか高品質か

 

高コスト・高効率の太陽電池としては、人工衛星などに使われている現在ガリウム系の太陽電池があります。

   ↓ ↓ 

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既に37%程度の変換効率が可能なガリウム系の課題は、高コストです。

いかにコストを下げるかの研究と更なる高効率化の研究が進められており、2025年までに50%を目指しています。

 

低品質なものは望まないので、高品質なままどうやってコストを低減させるかが勝負です。

 

逆にPCSは低コストですが、4ケ月も持たないのでは・・・

 

どのような素材が次世代太陽電池の主流となるのはわかりませんが、世界が救われるイノベーションを日本で起こして欲しいです。

 

 

「国産材で生産可能なペロブスカイト(PSC)は有力候補か」まとめ

 

 PSCは低コストだけど低品質、ガリウムは高コストで高効率。

もう、両方混ぜちゃえばとも勝手に思いますが、科学者でないので勝手な事はいえません。

 

相反する太陽電池ですが、シリコンの限界が見えてきているので、異なる太陽電池が次世代を担っていくのは間違いありません。

 

耐久性を上げていくのは困難な道のりの様にも思えますが、どうなのでしょうか? 

 

日本が世界に先駆けて、再エネ製品のシェアを奪える製品開発が達成されることを切に願います。

 

では。

 

 

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