どこでも発電できる？ペロブスカイト太陽電池の強みと課題

ペロブスカイト太陽電池は、新しい世代の太陽電池として注目を集めています。

軽量で柔軟性があり、多様な場所への設置が可能という特徴を持つこの技術は、省エネルギー社会の実現に向けた重要な一歩となるかもしれません。

この記事では、ペロブスカイト太陽電池の特徴・強み・課題について解説していきます。

ペロブスカイト太陽電池とは

ペロブスカイト太陽電池は、次世代の太陽光発電技術として注目を浴びています。

薄くて、軽く、柔軟であるなど、シリコン系太陽電池にはない特性から、これまでの技術では設置が難しかった場所にも導入できるものとして期待が高まっているのです。

引用元：日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（前編）～今までの太陽電池とどう違う？｜経済産業省 資源エネルギー庁

ペロブスカイト太陽電池は、シリコン系や化合物系の太陽電池に負けないほどの光電変換効率を持ちつつ、製造コストが抑えられるという革新的なメリットがあります。

また、ペロブスカイト太陽電池は軽量で柔軟性が高いため、これまで設置が難しかったビル壁面や軽量屋根への使用も期待されているのです。

ペロブスカイトとは？

ペロブスカイトは特定の結晶構造を示す用語であり、もともとは灰チタン石を指していましたが、現在では同様の構造を持つ多様な物質群を指します。

このペロブスカイト構造は、太陽電池の発電層に活用されており、ここでの電子と正孔の発生が電力の生成に直結しています。

引用元：日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（前編）～今までの太陽電池とどう違う？｜経済産業省 資源エネルギー庁

したがって、ペロブスカイト太陽電池の性能は、材料の組み合わせ次第で大きく変わる可能性があり、今後の研究開発の余地が広がっています。

ペロブスカイト太陽電池の実用化はいつ？

ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた研究は世界中で進行中です。すでにいくつかの企業や研究機関が、実証実験を開始しており、日本でも積極的な取り組みが行われています。

技術的な課題である耐久性や効率の向上がクリアされれば、数年以内には商用化が現実のものとなるでしょう。

特に、柔軟で軽量な特性を持つことから、新しい市場での需要が期待され、ペロブスカイト太陽電池は今後のエネルギー分野をリードする存在となるでしょう。

引用元：日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（後編）～早期の社会実装を目指した取り組み｜経済産業省 資源エネルギー庁

ペロブスカイト太陽電池の強み

次に、ペロブスカイト太陽電池の強みを見ていきましょう。

設置できる場所が多い

ペロブスカイト太陽電池は、その軽量で柔軟な性質により、さまざまな形状に適用できることが大きな特徴です。

この特性により、従来のシリコン型太陽電池では設置が難しかった建物の窓やカーブした壁面、さらには車両やドローン、IoT機器など、多様な場所や用途に対応可能です。

特に都市部では、限られたスペースを有効活用する上で、建築物の外装やインテリアとしても利用できるペロブスカイト太陽電池のメリットが大きいとされています。

設置場所の自由度が高いことで、新たなエネルギー活用の可能性が広がっていくでしょう。

原料を国内で調達できる

ペロブスカイト太陽電池の主要材料であるヨウ素は、日本国内で十分に調達可能です。

日本は世界第2位のヨウ素生産国であり、そのため、材料の安定供給が期待できます。これにより、国際的なサプライチェーンの変動に影響を受けにくく、エネルギーの安全保障を強化することが可能です。

ペロブスカイト太陽電池の主な原料であるヨウ素は、日本の生産量が世界シェアの約3割を占めており、世界第2位です（第1位はチリで約6割）。そのため、サプライチェーンを他国に頼らずに安定して確保でき、経済安全保障の面でもメリットがあります。

引用元：日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（前編）～今までの太陽電池とどう違う？｜経済産業省 資源エネルギー庁

さらに、原料の輸送に伴うコストも削減できるため、経済的にも大きな利点が生まれます。

国内での素材調達は、再生可能エネルギーの自主的な普及を支える重要な要素となるでしょう。

製造コストが低減できる

ペロブスカイト太陽電池は、塗布や印刷技術によって製造されるため、製造工程が簡略化されており、低コストでの大量生産が可能です。

シリコン系太陽電池と比較しても、製造コストが3分の1から5分の1に抑えられる見込みです。コスト効率の高さは広範な普及を促進するため、結果として発電コストの低減にも寄与します。

ペロブスカイト太陽電池は、材料をフィルムなどに塗布・印刷して作ることができます。製造工程が少なく、大量生産ができるため、低コスト化が見込めます。

引用元：日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは？（前編）～今までの太陽電池とどう違う？｜経済産業省 資源エネルギー庁

レアメタルを必要としない

ペロブスカイト太陽電池は、レアメタルや高価な貴金属を使用しない点が大きな強みと言えます。

主に使用される材料はビスマスやヨウ化鉛などで、これらはレアメタルに依存しないため、環境負荷を低減しつつ、材料費を大幅に削減することができます。

エコフレンドリーなエネルギー供給源として、ペロブスカイト太陽電池はこれからの環境保護対策においても重要な役割を果たすのです。

ペロブスカイト太陽電池の課題

次に、2024年10月時点でのペロブスカイト太陽電池の課題を見ていきましょう。

外的影響を受けやすい

ペロブスカイト太陽電池は外的環境に対して敏感であり、特に湿度や温度の変化に弱い傾向があります。

そのため、設置環境によっては劣化が進みやすく、安定した発電能力を長期間維持することが難しいという問題が生じています。

特に屋外での使用において、気象条件による物理的ダメージを軽減するための対策が求められています。

耐久性を向上させ、環境に左右されない性能を維持するためには、適切な保護技術や素材の研究開発が必要となるでしょう。

鉛を使用している

ペロブスカイト太陽電池には、効率的なエネルギー変換を実現するために鉛を含む材料が使用されています。

しかし、鉛は環境や人体に有害であり、廃棄やリサイクルの際にその影響が懸念されます。

特に、鉛の使用は持続可能なエネルギー技術としての評価においてマイナスの要因となり得るため、鉛の使用量を減らすか、環境負荷の少ない代替材料での開発が求められています。

発電効率は改善余地がある

ペロブスカイト太陽電池の発電効率は急速に進歩していますが、商業的に求められる水準にはまだ届いていないと言われています。

特に効率を最大限引き出すためには、材料の均一性や製造過程の最適化が必要とされます。

さらに、各種環境条件下でいかにして性能を安定的に発揮させ続けるかという課題も残されています。

ペロブスカイト太陽電池の実用は進んでいる

ペロブスカイト太陽電池の開発は急速な進展を見せています。

この新しい形の太陽電池は、高効率で低コストなエネルギー源として注目を集めています。

従来のシリコンベースの太陽電池に比べて、製造が容易であり、設置スペースも柔軟に対応可能なため、特に都市部での利用が期待されています。

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