ペロブスカイト太陽電池の実用化が進展する最新技術を紹介
morita
ドーム球場に設置検討!夢の新技術「ペロブスカイト太陽電池」とは?
ソフトバンクホークスの本拠地・みずほPayPayドームの屋根に
「ペロブスカイト太陽電池」の設置が検討されています。
従来のシリコン系太陽電池に比べ、薄い・軽い・柔らかいため加工しやすく、
様々な形状の建物にも設置できると注目されている「ペロブスカイト太陽電池」。
いったいどんなものなのでしょうか。
【写真で見る】「ペロブスカイト太陽電池」の特徴とメリット
■原材料についての心配「ほとんどない」
ペロブスカイト太陽電池の開発を国内でリードしているのが積水化学工業です。
積水化学工業 PVプロジェクト 森田健晴ヘッド「ペロブスカイト太陽電池は、
従来のシリコン系の太陽電池と比べると、重量は10分の1、厚みは20分の1ぐらいで、
かなり薄くて軽くて柔らかい太陽電池で、今までつけられなかった所に、
色々な所につけていけるのが特徴です。」
ペロブスカイト太陽電池の主な原材料はヨウ素で、ドロドロに溶かした
溶液を印刷技術などを活用しフィルムに塗布して生産しています。
積水化学工業 PVプロジェクト 森田健晴ヘッド「主原料のヨウ素は日本の
埋蔵量が世界1位、生産量が2位で、原材料についての心配はほとんどありません。
商業化も2025年、来年ですね。ガラスでやるなら簡単なんですけどフィルムなので、
コストを抑えながらいかにこの耐久性を上げるかが一番の課題です。」
■課題は耐用年数
シリコン型太陽電池の耐用年数はおよそ20年。
一方、ペロブスカイト太陽電池の耐用年数は現状で10年相当とされています。
積水化学工業 PVプロジェクト 森田健晴ヘッド「シリコンの太陽電池、
さぁどこに捨てよう、とか廃棄で困っていると思うんですけど、
これだけペラペラですと廃棄の問題もかなりクリアしやすい。
最近よく出てきているのが、『使えなくなったメガソーラー、その上に
貼ってくれないか?』みたいな話も来ていて。
今メガソーラーを捨てようとすると、すごくお金がかかるんですよね。
上に貼ってあと10年しのげないかと。『そんな市場もある?』というところで、
国も注目している感じです。」
積水化学工業は本社ビルの壁面などで実証実験を行っていて、来年4月に
開幕する大阪・関西万博では、バス停の屋根に設置することが決まっています。
■みずほPayPayドームの屋根にも?
RKB 三浦良介記者「ソフトバンクホークスの本拠地、みずほPayPayドームです。
福岡市はこのドームの屋根にペロブスカイト太陽電池を設置することを検討しています。」
みずほPayPayドームの屋根全体に設置されれば、日本初の取り組みです
およそ3000キロワットの発電量が見込まれていて、これは従来の
シリコン型太陽電池を設置している一般家庭およそ600戸分に相当するということです。
■自治体と企業がプロジェクトを環境省に提案
今年6月、福岡市は福岡ソフトバンクホークスや積水化学工業、西部ガスなどと共同で、
「ペロブスカイト太陽電池を中心とした脱炭素化推進プロジェクト」を環境省に提案。
9月27日に、「脱炭素先行地域」に選定され、2030年までに国から最大40億円の補助金が交付されます。
福岡市 環境局・脱炭素社会推進課 田尾幸一朗 課長「福岡市は天神などの大都市部を抱えております。
都市部においては、今までの太陽光発電の設備を設置することや増やしていくことは
なかなか難しいという課題がありました。
次世代型のペロブスカイト太陽電池の実装にチャレンジすることによって、
大都市型の新たな脱炭素のモデルを確立していきたいと思っています。」
2030年までに検討・実施する取り組みとして、ペロブスカイト太陽電池を
天神エリアのビルや中央区唐人町のこども病院跡地の再開発事業で、
2027年春に開業する病院や商業施設、マンションなどの屋根や壁面に導入。
さらに、みずほPayPayドームの屋根全体に設置することで、
対象エリアのCO2排出実質ゼロを目指したい考えです。
■太陽電池 シリコン型との比較
【シリコン型太陽電池】
発電効率20％ 耐用年数20年
【ペロブスカイト太陽電池】
発電効率最大15％ 耐用年数10年相当
ペロブスカイト開発企業は、次世代太陽電池として注目を集める
ペロブスカイト太陽電池の研究開発を行っている企業です。
ペロブスカイト太陽電池の特徴
低コスト: 塗布や印刷技術で量産できるため、シリコン太陽電池に
比べて低コスト化が期待できます。
軽量・フレキシブル: 薄く軽く、曲げることができるため、建物の壁や窓など、
従来の太陽電池では設置が難しかった場所への設置が可能です。
高効率: 高い光電変換効率が期待されており、将来的には
シリコン太陽電池を凌駕する可能性も指摘されています。
ペロブスカイト開発企業の動向
ペロブスカイト太陽電池の市場は拡大が期待されており、
多くの企業が研究開発に力を入れています。
特に、日本企業は世界をリードする存在として知られており、
積水化学工業、パナソニック、東芝などが代表的な企業です。
これらの企業は、ペロブスカイト太陽電池の量産化に向けた技術開発を進めるとともに、
実証実験や実用化に向けた取り組みを加速させています。
ペロブスカイト開発企業が注目される理由
再生可能エネルギーへの関心の高まり: 地球温暖化問題への関心の高まりとともに、
再生可能エネルギーへの需要が拡大しています。
ペロブスカイト太陽電池は、その低コスト性や高効率性から、
再生可能エネルギーの主力として期待されています。
政府の支援: 各国政府は、再生可能エネルギーの普及を促進するため、
様々な政策支援を行っています。
ペロブスカイト太陽電池の開発も、政府の支援を受けて加速しています。
ペロブスカイト開発企業への投資
ペロブスカイト太陽電池の市場は、今後大きな成長が期待されるため、
ペロブスカイト開発企業への投資に関心を持つ人も多いでしょう。
しかし、投資はリスクを伴うため、十分な情報収集を行い、
慎重に判断することが重要です。
ペロブスカイト開発企業に関する情報収集のポイント
企業の財務状況: 企業の財務状況は、投資判断の重要な要素の一つです。
技術力: ペロブスカイト太陽電池の開発には、高度な技術力が必要となります。
企業の技術力を評価することが重要です。
特許: ペロブスカイト太陽電池に関する特許の保有状況は、
企業の競争力を評価する上で重要な指標となります。
市場の動向: ペロブスカイト太陽電池市場の動向を把握し、
将来の成長性を予測することが重要です。
まとめ
ペロブスカイト開発企業は、次世代太陽電池の開発を通じて、再生可能エネルギーの
普及に貢献することが期待されています。
ペロブスカイト太陽電池市場は、今後大きな成長が期待されるため、
ペロブスカイト開発企業への投資に関心を持つ人も多いでしょう。
しかし、投資はリスクを伴うため、十分な情報収集を行い、慎重に判断することが重要です。
元は、日本企業が開発したのではありませんか
人工AIに聞きました。回答案を表示
ペロブスカイト太陽電池の初期の研究は、日本の研究者によって行われ、
その可能性が世界に広く知られるようになりました。
特に、桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授が中心となり、ペロブスカイト型物質を
太陽電池に用いるという画期的なアイデアを提唱し、実証実験に成功したことが
大きな注目を集めました。
なぜ「元は、日本企業が開発したのではありませんか」という疑問が生まれるのか、
その背景には以下の点が考えられます。
初期の研究段階: ペロブスカイト太陽電池の基礎的な研究は、
主に大学などの研究機関で行われました。
企業が本格的に参入し、量産体制を構築したのは、その後です。
特許取得の状況: 宮坂教授は、特許を取得せずに研究成果を公開しました。
そのため、世界中の研究者が自由に研究を進めることができ、技術の進歩が加速しました。
日本の企業の立ち位置: 日本の企業は、ペロブスカイト太陽電池の潜在力にいち早く気づき、
研究開発に投資してきました。
しかし、中国企業など、他の国々の企業も積極的に参入してきたため、競争が激化しています。
なぜ「中国に席巻される」という懸念があるのか
量産体制の構築: 中国企業は、政府の強力な支援の下、大規模な投資を行い、
短期間で量産体制を構築する能力に優れています。
コスト競争力: 低コストで製品を供給できるため、
価格競争力を武器に市場を席巻する可能性があります。
政府の支援: 中国政府は、再生可能エネルギー産業を重点的に支援しており、
ペロブスカイト太陽電池の開発にも力を入れています。
技術開発のスピード: 中国企業は、技術開発のスピードが非常に速く、
常に新しい技術を取り入れようとしています。
日本企業が直面する課題と今後の展望
量産体制の遅れ: 日本企業は、中国企業に比べて量産体制の構築が遅れているケースが多いです。
コスト競争力: 中国企業の低価格攻勢に太刀打ちできるかが課題です。
技術開発のスピード: 中国企業の技術開発のスピードに追いつく必要があります。
日本企業が生き残るためには
ニッチ市場の開拓: 高付加価値な製品や、特殊な用途に特化した製品の開発に取り組む。
技術革新: 高効率、高耐久性、長寿命などの特徴を持つ製品の開発に注力する。
サプライチェーンの構築: 独自のサプライチェーンを構築し、安定的な供給体制を確立する。
国際連携: 海外企業との連携を強化し、共同で開発を進める。
政府の支援: 政府は、日本企業のペロブスカイト太陽電池開発を
支援するための政策を強化する必要がある。
まとめ
ペロブスカイト太陽電池は、日本の研究者がその可能性を示した技術ですが、
現在は世界中で研究開発が進められ、競争が激化しています。
日本企業は、自国の強みを活かし、国際競争に勝ち抜くための戦略を立てていく必要があります。
ペロブスカイト太陽電池の開発は、世界中で活発に進められており、多くの企業が参入しています。
日本企業
日本は、ペロブスカイト太陽電池の研究開発において世界をリードする国の一つです。
特に、積水化学工業、パナソニック、東芝などが代表的な企業として知られています。
これらの企業は、フィルム型のペロブスカイト太陽電池の大型化や耐久性向上など、
様々な分野で技術革新を進めています。
積水化学工業: フィルム型ペロブスカイト太陽電池の実証実験を建物外壁で実施するなど、
実用化に向けた取り組みを積極的に進めています。
パナソニック: 高効率なペロブスカイト太陽電池の開発や、
タンデム型太陽電池（ペロブスカイトとシリコンを
組み合わせた太陽電池）の研究開発を進めています。
東芝: ペロブスカイト太陽電池の製造プロセスに関する特許を多数保有しており、
量産化に向けた技術開発を行っています。
海外企業
中国: 政府の支援もあり、多くの大学やスタートアップ企業が
ペロブスカイト太陽電池の研究開発を行っています。
欧州: イギリス、ドイツなど、欧州各国でも活発な研究が行われています。
特に、タンデム型ペロブスカイト太陽電池の開発において、欧州の企業は強みを持っています。
米国: シリコンバレーを中心に、スタートアップ企業が数多く誕生しており、
ペロブスカイト太陽電池の新たな可能性を模索しています。
ペロブスカイト太陽電池開発企業が注目される理由
高い成長ポテンシャル: 低コストで高効率なため、太陽光発電市場の
成長を牽引する可能性を秘めています。
環境問題への関心の高まり: 再生可能エネルギーへの需要が高まる中、
ペロブスカイト太陽電池は、その低コスト性から、再生可能エネルギーの
普及に大きく貢献できると期待されています。
技術の進歩: 材料や製造プロセスに関する研究が日々進歩しており、
より高性能な太陽電池の開発が可能になりつつあります。
ペロブスカイト太陽電池開発における課題
耐久性: 長期間にわたって安定して発電できるよう、耐久性の向上が必要です。
大面積化: 大規模な発電所への導入を視野に入れるためには、
大面積のモジュールを安定して製造する技術が必要です。
コスト: 量産化によるコスト削減が求められています。
今後の展望
これらの課題を解決することで、ペロブスカイト太陽電池は、太陽光発電の主流となり、
再生可能エネルギーの普及を加速させることが期待されています。
より詳しく知りたい場合
特定の企業: 興味のある企業名を教えていただければ、その企業の
ペロブスカイト太陽電池に関する取り組みについて詳しくお調べします。
各国政府の支援策: 各国の政府がペロブスカイト太陽電池の開発に
対してどのような支援を行っているか、詳しくお伝えします。
市場規模の予測: ペロブスカイト太陽電池市場の今後の成長性について、
様々な予測を参考にしながらお伝えします。
技術革新: ペロブスカイト太陽電池の技術革新に関する最新の動向について、
ご紹介します。
元は、日本企業が開発したのではありませんか
人工AIに聞きました。回答案を表示
ペロブスカイト太陽電池の初期の研究は、日本の研究者によって行われ、
その可能性が世界に広く知られるようになりました。
特に、桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授が中心となり、ペロブスカイト型物質を
太陽電池に用いるという画期的なアイデアを提唱し、
実証実験に成功したことが大きな注目を集めました。
なぜ「元は、日本企業が開発したのではありませんか」という疑問が生まれるのか、
その背景には以下の点が考えられます。
初期の研究段階: ペロブスカイト太陽電池の基礎的な研究は、
主に大学などの研究機関で行われました。
企業が本格的に参入し、量産体制を構築したのは、その後です。
特許取得の状況: 宮坂教授は、特許を取得せずに研究成果を公開しました。
そのため、世界中の研究者が自由に研究を進めることができ、技術の進歩が加速しました。
日本の企業の立ち位置: 日本の企業は、ペロブスカイト太陽電池の潜在力にいち早く気づき、
研究開発に投資してきました。
しかし、中国企業など、他の国々の企業も積極的に参入してきたため、競争が激化しています。
なぜ「中国に席巻される」という懸念があるのか
量産体制の構築: 中国企業は、政府の強力な支援の下、大規模な投資を行い、
短期間で量産体制を構築する能力に優れています。
コスト競争力: 低コストで製品を供給できるため、価格競争力を
武器に市場を席巻する可能性があります。
政府の支援: 中国政府は、再生可能エネルギー産業を重点的に支援しており、
ペロブスカイト太陽電池の開発にも力を入れています。
技術開発のスピード: 中国企業は、技術開発のスピードが非常に速く、
常に新しい技術を取り入れようとしています。
日本企業が直面する課題と今後の展望
量産体制の遅れ: 日本企業は、中国企業に比べて量産体制の構築が遅れているケースが多いです。
コスト競争力: 中国企業の低価格攻勢に太刀打ちできるかが課題です。
技術開発のスピード: 中国企業の技術開発のスピードに追いつく必要があります。
日本企業が生き残るためには
ニッチ市場の開拓: 高付加価値な製品や、特殊な用途に特化した製品の開発に取り組む。
技術革新: 高効率、高耐久性、長寿命などの特徴を持つ製品の開発に注力する。
サプライチェーンの構築: 独自のサプライチェーンを構築し、安定的な供給体制を確立する。
国際連携: 海外企業との連携を強化し、共同で開発を進める。
政府の支援: 政府は、日本企業のペロブスカイト太陽電池開発を
支援するための政策を強化する必要がある。
まとめ
ペロブスカイト太陽電池は、日本の研究者がその可能性を示した技術ですが、
現在は世界中で研究開発が進められ、競争が激化しています。
日本企業は、自国の強みを活かし、国際競争に勝ち抜くための戦略を立てていく必要があります。
敗色濃厚になった日本のペロブスカイト太陽電池
現在主流のシリコン素材の太陽電池は、おおむね基本的な技術開発は完了し、
現在の変換効率が既に理論上のピークに近づきつつあって、完全に価格競争の
フェーズへと移行した。原料となるシリコンの価格は半導体市況の活況と
ともに高止まりしており、マージンが悪化。
日本を含む欧米企業は事実上の撤退を余儀なくされている。
また、シリコン素材の太陽電池はかなりの照度（明るさ）を必要とするため、
屋内での設置は難しい。また大型のパネルを設置する必要があることから、設置する場所の制約も多い。
これらを解決する新しい太陽電池として期待されるのがペロブスカイト太陽電池だ。
ペロブスカイト太陽電池は、光を吸収する材料にペロブスカイト結晶構造を持つ化合物を
用いたもので、2009年に日本の桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授（以下、宮坂教授）らが開発した。
ペロブスカイト太陽電池に係る世界の特許出願件数
（出所：特許検索データベース「Orbit Intelligence」のデータを基に日本知財総合研究所が作成）
ペロブスカイト太陽電池への期待が高まるが……
ペロブスカイト太陽電池は有機系・色素増感太陽電池の一種で、その結晶構造から
生成された電子の自由度がシリコン系太陽電池並みに高く、高効率の発電が可能だ。
シリコン半導体とは異なり、シートのように薄いタイプの太陽光パネルを製造できる。
また、材料価格の大幅削減が可能な上、製造プロセスを大きく簡素化できることから
製造コストの大幅削減も可能だ。少ない光でも発電でき、軽量化もできることから
設置場所の制約が少ないといった性質も脚光を浴びている。
課題だった変換効率は20％台半ばと、シリコン系太陽電池と遜色のない水準に改善している。
一方で、現在高変換率を達成しているペロブスカイト太陽電池には、
ペロブスカイト結晶構造を持つ化合物に鉛を用いている。
鉛は有害物質で、厳密に管理された環境下でしか利用が認められず、
広く屋内外で個人や企業が利用することができない。
環境への対応を重視する「ESG（環境・社会・企業統治）」の考え方の広がりなどから、
鉛を材料とする事業の資金調達も難しい。
世界的に鉛を使わない材料での高変換効率や高耐久性を目指した素材開発が行われており、
スズを原料としたものの研究が先行しているが、依然として鉛との変換効率の差が大きく、
決定的な素材とはなっていない。
世界の特許出願件数から中国が圧倒的に有利
ペロブスカイト太陽電池の研究開発は、最終的に日本の宮坂教授が
完成させる前にも世界で行われてきた。
その後、2009年に基本特許が発表されたことから一気に研究開発が加速した。
ところが、2013年以降、中国を除いて特許出願件数は減少に転じる。
通常、こうした画期的な発明が行われると、世界中で開発競争がしばらく
続いた後に淘汰が起こるのだが、今回の欧米諸国の撤退は早かった。
この背景には、中国の積極的な特許出願があり、仮に後続発明に成功したとしても、
シリコン系太陽電池と同様の展開となり、中国勢に価格でかなわないと
判断したことが大きいと思われる。
特許出願の中身を見ると、そのほとんどが装置（モジュール化）に係るものであり、
素材そのものへの出願は多くない。
このことは画期的な材料開発により、技術優位性の順位が変化する可能性があることを示唆している。
一方で、素材開発が装置開発と表裏一体であり、安定した性能を確保するためには、
装置開発の技術が重要であるといえるだろう。
その点では、やはり特許出願で先行する国や企業が優位であり、
中国の優位性は揺るがないと思われる。
