104　ペロブスカイト太陽電池

【本技術の概要】

現在、ほとんどの太陽電池は結晶型シリコン太陽電池になっており、特に中国メーカーが世界を席巻していると言っても過言ではない。これは当分揺るぎないと思われているが、ペロブスカイト太陽電池は、発電性能でシリコンに迫り、さらに軽量、低コストになると予想され、次世代太陽電池として大きな期待がある。特に桐蔭横浜大学の宮坂研究室を初め、日本企業が技術開発で先行していることで、我が国にとって今後の重要な技術開発課題の一つとして国も動き始めている。

【基本原理】
ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト型の金属ハロゲン化物を光吸収層として用い、正孔輸送層と電子輸送層で挟んで電子、正孔を効率的に取り出すものである。宮坂研究室の構成を図に示す。ここでは透明導電膜(TCO)付きガラスを示しているが、樹脂フィルムも可能である。
ペロブスカイト結晶薄膜は金属酸化物（チタニア、アルミナ）の多孔膜上に 結晶生成原料を溶液塗布することで、低温で数分の内に形成することができる。目的に応じて感光波長域をペロブスカイトのハロゲン組成によって変えることができる。

【ペロブスカイト太陽電池の特徴】
① 可視光吸収に適したバンドギャップを持ち、光の吸収係数が大きく、薄い膜でも入射した光を吸収することができる。
② 従来のシリコン太陽電池に比較して重さは、約25分の１、厚さは約100分の１以下と、「軽く」て「薄い」。フィルムベースで作れば、ビルなどの壁面や湾曲した部分、室内でも設置でき、太陽光発電が身近に活用できる。
③ フィルム上に構成すれば、Roll-to-Roll方式で量産でき低コスト化が期待される。さらに、薄膜なので素材の材料費が少なくできる、軽いので輸送と設置費用が抑えられ、トータルで低コストにできる。従来の太陽電池と比較して、「約 20 分の1」と言われている。

【ペロブスカイト太陽電池の課題】
・ 湿度に対して敏感であり、そのためのシール方法に工夫が必要である ・ 現在のペロブスカイト材料には鉛(Pb)が含まれておりその代替材料の開発も求められている。

【開発動向と実用化への動き】
・ 大学発ベンチャーとしてペクセル・テクノロジーズ株式会社は色素増感太陽電池およびペロブスカイト太陽電池の普及、実用化のための活動に注力している。
・ 企業では、積水化学工業、東芝エネルギーシステムズ、パナソニック、キヤノンなどが2025年以降の事業化を目指して開発を加速している。日本ではフィルム型による発電場所の拡大利用に重点を置いているが、中国メーカーは得意のシリコン太陽電池にペロブスカイト太陽電池を重ねて太陽光の変換効率アップを狙っている。
＜積水化学工業＞ 　積水化学工業株式会社は、同社が入居する堂島関電ビルの大規模リニューアル工事が2025年4月に完工を予定であり、そこにペロブスカイト太陽電池を壁面に設置することで、ビルの環境負荷低減に加え、ペロブスカイト太陽電池による発電量のモニタリングや経年変化など、長期的な品質評価に活用する
＜東京電力HD＞ 　東京電力ホールディングス、積水化学工業株式会社など５社は、東京都千代田区内幸町一丁目街区南地区第一種市街地再開発事業」で2025年建設予定のサウスタワーのスパンドレル部の外壁側内部に取り付け、都心部におけるエネルギー創出の最大化およびエネルギーの地産地消の促進に取り組む。発電容量は定格で1,000kW超を計画しており、実現すると世界初の「ペロブスカイト太陽電池によるメガソーラー発電機能を実装した高層ビル」となる。