日本発ペロブスカイト太陽電池に米大学が挑戦状！ハイブリッド構造で発電効率向上

FUTURUSでも度々取り上げている、日本の技術が生み出した『ペロブスカイト太陽電池』の研究が世界的に本格化している。

早速その近況を伺ってみよう。

ペロブスカイトが太陽光発電を安価に

桐蔭横浜大学の宮坂力教授により、特殊な結晶構造を持つ『ペロブスカイト』が太陽電池として作動することを発見したのが発端で、世界中の研究者がその可能性に注目するようになり、急速に実用化に向けて動き出している。

塗布などの低温溶液プロセスで簡単に作製可能で、これまでのシリコン系太陽電池に代わり得る、低コストで高効率な発電性能を持つ、“次世代太陽電池”として期待されている。

1平方メートル当たり、150円程度の原材料を塗布するだけで発電できるため、コストが課題となるバッテリーカーや、室内光だけで作動するPCなど、IT機器への応用が考えられる。

そうしたなか、昨年11月には、東京大学先端科学技術研究センターの瀬川浩司教授らが、シリコン系の太陽光エネルギー変換効率25%に迫る“21.5%”の世界最高値を達成して話題になった。

「ハイブリッド構造」でエネルギー変換効率向上を狙う

一方、米マサチューセッツ工科大学やスタンフォード大学も『ペロブスカイト太陽電池』の実用化に向けた研究に余念がない。

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両大学の研究チームは、シリコン系太陽電池と『ペロブスカイト型太陽電池』を積層した“ハイブリッド構造”の太陽電池を共同で開発している。

彼らが研究しているのは、シリコン系太陽電池セルの上に『ペロブスカイト型太陽電池セル』を積層、一体素子とした上で電力を取り出す方式。

シリコン系を上回る、29%のエネルギー変換効率達成を視野に入れているそうで、理論的には35%超も可能としている。

『ペロブスカイト型太陽電池』は発電に利用可能な光の波長領域がやや短波長側に偏っており、一方のシリコン系太陽電池は長波長の可視光や近赤外線が発電に寄与している。

そこで、両者を組合わせれば、より幅広い波長の光や近赤外線が利用可能になり、シリコン系太陽電池を上回る、高効率な太陽電池が実現する可能性があるという訳だ。

このように、日米の大学が安価な太陽電池の実用化に向け、凌ぎを削っている状態であり、日本発の技術である『ペロブスカイト太陽電池』の行方が大いに注目される。

【参考・画像】

※ マサチューセッツ工科大学

※ スタンフォード大学

【動画】

※ Perovskite Solar Cells – Polycrystalline Tandem Photovoltaics