日本発の再エネ技術として、注目が集まっている「ペロブスカイト太陽電池」。名前を耳ににされている方も多いのではないでしょうか？
今回は、そんな「ペロブスカイト太陽電池」について、特徴やメリットデメリット、実用化時期や家庭への導入に向いているのかなど、最新情報をお届けします。
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ペロブスカイト太陽電池とは？
ペロブスカイトとは、灰チタン石（CaTiO3）と同様の結晶構造を持つものの総称です。この構造を持つ有機ハロゲン化鉛を利用して作られる太陽光電池がペロブスカイト太陽電池。
2009年に桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授らが発明した日本発の技術で、従来の太陽電池に比べ、曲げられる、軽い、薄い、低コストなどの特徴があり、これまで設置が困難だった場所にも活用できるなど、期待が集まっています。
また、主原料の「ヨウ素」は、日本が世界シェア第2位の生産量と、優位性がある点も注目を集める理由のひとつです。
また、国としても本格的にペロブスカイト太陽電池の普及に力を入れており、2040年までに、国内約20GW、海外500GW以上の導入を見込んでいます。
ペロブスカイト太陽電池のメリットデメリット
ペロブスカイト太陽電池は、従来の太陽電池と比べ、スピーディに製造できます。また、軽量で、薄型、さらにシートのように曲げられるため、さまざまな形で固定できるのが、既存の太陽電池との大きな違いです。そんな夢のような製品であるペロブスカイト太陽電池。どのようなメリットがあり、またデメリットはあるのでしょうか？
ペロブスカイト太陽電池のメリット
軽量薄型でさまざまな形状に適用できる
ペロブスカイト太陽電池は、基盤にペロブスカイト膜を塗布したもので、既存の太陽電池よりも軽量かつ約100分の1の薄さです。また、重さもシリコン太陽電池と比較して約25分の1の軽さを実現。そのため、複雑な形状の場所や、これまで耐荷重の問題で設置ができなかった場所にも設置できるのが、大きなメリットといえます。
高い発電効率
ペロブスカイト太陽電池の研究開発は年々進んでいます。シリコン系太陽電池などと同様に変換効率15～20％前後を記録。
さらに、2024年12月、科学雑誌『ネイチャー』に京都大学やオックスフォード大学のチームがペロブスカイト太陽電池の性能向上についての論文を発表。
性質の異なるペロブスカイト結晶層を複数重ねる「タンデム型」と呼ばれる手法を採用することで、変換効率は最大29.7%にまで達しています。
住宅用太陽光発電の分野では、最高クラスの変換効率で22.5%程度ですので（2024年現在）この29%という値は画期的です。
低コストで生産が可能
ペロブスカイト太陽電池の製造コストは、量産化されれば、従来のシリコン太陽電池の5分の1〜3分の1程度になると言われています。
主な材料がヨウ化鉛やメチルアンモニウム等で、レアメタルを使用せず、また薄膜なので材料費は従来の約20分の1。塗布や印刷技術を用いて量産できるため、製造工程がシンプルで製造コストを低く抑えることも可能です。
弱い光でも発電可能
従来の太陽電池では、高照度（約10万ルクス）ほどの光が無ければ発電できず、雨の日や曇りの日には発電量が低下していました。一方で、ペロブスカイト太陽電池は、朝夕や曇り、雨天などの天候や、室内のLED照明などでも発電できるため、災害時の通信や最低限の生活に必要な電力など、さまざまなシーンでの活用が期待されています。
ペロブスカイト太陽電池のデメリット
大きな面積で安定的に発電することが難しい
ペロブスカイト太陽電池の発電効率は、現状ではまだ不安定のため、小さな面積でしか一定の発電量を期待できません。従来の太陽光パネルのようなサイズで製造した場合、発電効率にばらつきが生じてしまいます。
寿命が短い
従来の太陽電池の耐用年数は20〜30年と言われていますが、ペロブスカイト太陽電池の耐用年数は、一般的に5～10年と言われています。
太陽光発電の費用回収期間は、住宅用で10年程度が一般的なため、現状では住宅への導入は現実的とは言えません。
一方で、積水化学工業株式会社は、2025年までに耐用年数20年を目指す方針を示し、研究開発が進められています。ペロブスカイト太陽電池は開発当初、期待寿命が約5年と短いものだったことを考えると、今後の研究開発に期待がかかっています。
紫外線や湿度などの影響を受けやすい
ペロブスカイト太陽電池は、酸素や湿度、紫外線などといった外部環境に弱い特徴があります。吸湿性のあるペロブスカイト太陽電池の材料は、大気中の水分を吸収し、性能が低下してしまうのです。また、紫外線にさらされると結晶構造が崩れてしまうという難点もあり、実用化に向け、ペロブスカイト太陽電池の耐久性向上が求められています。
ペロブスカイト太陽電池の実用化はいつ頃？
中国とポーランドでは、すでに販売を開始している企業もありますが、まだ本格的な量産に向けて「動き始めている」という段階です。
国内では、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて、多くの企業が積極的に取り組んでいます。
実用化については、東芝・積水化学・パナソニック等が2025～2026年に量産開始するのではと見立てられています。ただ、上記のようにまだ課題が多いペロブスカイト太陽電池。本格的な実用化が進むのは、2030年〜2040年頃になるとみられています。
現在、JR西日本うめきた駅や、東京都下水道局森ヶ崎水再生センターでの実証実験も進められ、東京都千代田区で建設予定のサウスタワーの壁面にペロブスカイト太陽電池を設置し、世界で初めてのメガソーラー高層ビルが誕生すると発表されています。
家庭用太陽電池として普及が進むのか、今後の研究開発に注目が集まっています。
ペロブスカイト太陽電池は住宅への設置に向いている？
太陽光パネルの設置を考えている方の中には、ペロブスカイトの実用化と量産化を待った方がいいのか悩まれている方もいるのではないでしょうか？
現状では、寿命や発電の安定性の観点から、住宅への普及はまだまだ先になると見込まれています。ペロブスカイトを待っている間に、従来型の太陽光発電導入によるメリットを失ってしまう事にもなりかねません。
電気代の高騰が続いています。太陽光発電の導入で、どれくらいの経済効果があるのか、一度シミュレーションをしてみてはいかがでしょうか？
太陽光パネルは、日陰や高温による発電量の低下を抑えられるもの、複雑な形の屋根に対応できる多様な形状を揃えているもの、積雪や塩害に強いタイプのものなど、メーカーによって様々な特徴があります。
ご自宅の屋根形状や周辺環境、地域によって最適な太陽光パネルは変わってきますので、専門知識を持ったプロに相談するのが一番です。
プレジャーハウスは、お客様1組1組に寄り添います。住環境やライフスタイル、将来の変化なども加味した最適なプランをご提案させていただきます。
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