2022.10.03#モジュール#再生可能エネルギー#太陽光発電#太陽電池TwitterでシェアFacebookでシェア今や太陽電池は一般住宅にも設置され、珍しいものでは無くなってきました。民間企業や地方自治体でも設置している事例は多く見られます。太陽電池の普及率は伸びているものの、もちろん課題もあります。そのひとつが重さと厚さです。現在主流の太陽電池は厚さが30~40mmのものがほとんどで、重さも1枚あたり20kg前後のものが主流です。そのため、数多く設置する場合は、屋根やベースに強度が求められます。太陽電池の軽量化は各研究機関やメーカーが取り組んでいる課題ですが、近年超薄型の太陽電池が日本で開発されたことをご存知でしょうか。その厚さはなんと0.003mmです。くしゃくしゃにしても発電可能で、様々な分野への応用が期待されています。今回は、超薄型の太陽電池の特徴と、その特性を生かした活用方法や今後の課題について解説します。太陽電池は、太陽光のエネルギーを吸収して電気的なエネルギー(電力)に変えることができます[*1]。日本では、太陽電池を使う太陽光発電は再生可能エネルギーのなかで、水力に次ぐ発電量を生み出しており、重要なエネルギー源です[*2]。3つの種類があります(図1)。現在市場に流通している太陽電池の大部分はシリコン系で、最も古くから使われている太陽電池です[*3]。細かく分けていくと、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、リボンシリコン太陽電池など様々な種類があります[*4]。日本はシリコン系太陽電池の技術が発達しています。*6]、日本製の太陽光電池の変換効率は24.4%です[*7]。モジュールとは、セル(太陽電池の最小単位の素子)を連結して板(パネル)状にしたものを指します。現在主流のシリコン系太陽電池は、長期間の使用に耐えられるようにフレームやガラスを使用した非常に強固な構造をしています(図2)。そのため変換効率は高いものの、重い、折り曲げられない、製造工程が複雑なためコストが高いなどのデメリットがあります[*8]。太陽電池にはCIS系太陽電池、III-V族太陽電池の2つがあります。資源エネルギー庁「変換効率37%も達成!『太陽光発電』はどこまで進化した?」(2017)https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/taiyoukouhatuden2017.htmlIII-V族太陽電池は、原料の組み合わせが異なる複数の材料(層)から構成されています。このタイプの発電効率は一般的に約30~32%程度ですが[*9]、日本企業の中にはセル変換効率37.9%、モジュール変換効率31.7%を達成している会社もあります[*7]。資源エネルギー庁「変換効率37%も達成!『太陽光発電』はどこまで進化した?」(2017)https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/taiyoukouhatuden2017.html有機系シリコン系や化合物系の太陽電池は無機物を原料としていますが、有機系の太陽電池は文字通り有機物を利用しています。無機物を原料とする場合、製造行程で温度を上げる、真空装置を使うなどの作業が必要になるため、製造コストが高くなってしまいます。上記のような複雑な製造工程が不要で、その分コストダウンが可能になります[*10]。光を吸収する色素と、イオンが移動する電解質の層から構成されています。(DSC色素)」https://specchem-wako-jp.fujifilm.com/dye_sensitized_solar_cell/有機薄膜太陽電池は、2種類の異なる材料(p型およびn型の有機半導体材料)を混ぜて作られていることが特徴です(図6)。「塗って作る」ことが可能で、非常に低コストで製造できます。して注目されています[*8]。して注目されている有機薄膜太陽電池ですが、通常の厚みは0.1mm程度でした[*8]。0.1mmという厚さは日本の紙幣とほぼ同じです[*13]。