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日本は、金属化合物系薄膜式太陽電池で飛躍するか?

scn11091916400001-p1岡山大大学院自然科学研究科の池田直(イケダナオシ)教授(放射光科学)らのグループは、電子材料に安価な酸化鉄化合物を用いた光発電装置の開発を進めていると、驚異的な光吸収率の太陽電池ができるかもしれないと、2011年1月に 夜でも発電の太陽電池、製品化なるか? と言う記事を書いたが、その後の状況が伝わってきた。

この太陽電池グリーンフェライトは光の吸収率が従来のシリコン製の100倍以上で、これまで吸収できなかった赤外線も発電に利用できる可能性があり、池田教授は「赤外線は熱を持つものから出ている。太陽光以外に、 火を扱う台所の天井など家中、街中の排熱でも発電できるかも」としており、前回の2005年目度から大きく前進し、2013年の実用化を目指す。品名  グリーンフェライト?は粉末状で、土台となる金属に薄く塗る。 1キロワット発電する電池を作るコストは約千円が目標で、100万円かかる従来のシリコン製に比べて大幅に安い。 パネル状になっている従来型では難しい曲げ伸ばしができ、煙突や電柱に巻き付けるなど設置場所は幅広い。 写真右はサンプル 参照記事

ただし、ここで吸収率と電気への変換率はまったく別物だと理解したほうがいいだろう。しかし、変換率が従来並であっても、シリコンを使わず、入手しやすい酸化鉄化合物(RFe2O4)でコストが格段に下がるなら、これは将来が非常に楽しみな研究だ。現在の変換率では、良いものでも22%ほどだ。

images化合物系太陽電池では、ホンダがすでに実用化に入っている。ホンダが手がけるのは銅・インジウム・ガリウム・セレンという4種の金属化合物を使った「CIGS薄膜式」と呼ばれるタイプ。ホンダが来年度初めに投入する商品は変換効率13%超で(理論的な発電効率が25〜30%)、まだシリコンとの差は大きいが、その特性から、変換効率は低くても、「年間発電量ではシリコン系よりも大きい」(同)という実験結果も出ている。さらに低コストと環境特性が高く、シリコン系に比べセルの厚さが80分の1と薄く、製造工程が半分程度で済むためで、製造時に排出される二酸化炭素(CO2)排出量も半分に抑えられる。ホンダは今後も化合物配分の調整や高純度化によって、変換効率を「数年で15%にし、20%も狙える」と意欲的だ。

110808_sora金属化合物系の技術は日本勢が新興国を大きく上回っているとされ、昭和シェル石油も今年2011年7月、化合物系電池の大規模工場をフル稼働させた。昭和シェルのソーラーフロンティアの独自技術で生産するCIS薄膜太陽電池(銅(Copper)、インジウム(Indium)、セレン(Selenium)の3元素からなる薄膜太陽電池)は、結晶シリコン系よりも高温時の温度係数が優れているため、気温上昇時の変換効率が低下しにくいなど砂漠環境に適した特性を有し、2011年6月に、サウジアラビア王国ファラサン島内の500キロワット規模の太陽光発電所の運営に関するMOU(Memorandum of Understanding)を締結した。

将来に消費される約28,000バレルの軽油に相当する発電量が見込まれる。2011年8月には、世界最大手のミュンヘン再保険が、ソーラーフロンティア(本社:東京都、昭和シェル石油100%子会社)製のCIS薄膜太陽電池向けに、長期にわたる性能保証リスクをカバーする保険を日本で初めて提供することとなった。メーカー保証の性能仕様において、想定外の大幅な性能劣化が発生した場合、ミュンヘン再保険がメーカーの性能保証義務に対して、最長20年まで補償する保険を提供するものである。

新規参入では、2011年8月、日本国内最大級のインターネットショッピングモール「楽天市場」やポータルサイト「インフォシーク」の運営などを行っている(株)楽天(本社:東京都品川区、三木谷 浩史会長兼社長)が、家庭用太陽光発電システム市場に参入する意向を持っていることが明らかにした。

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