とても重要で気分の良いニュースを見たのでご紹介します。
以下の記事は、東芝が開発したペロブスカイト太陽電池が世界最高の変換効率を実現したとのニュースです。
世界最高のエネルギー変換効率15.1%を実現した
フィルム型ペロブスカイト太陽電池を開発
－軽量で曲げることが可能で多様な場所に設置できる次世代太陽電池の実用化に向け前進し、
カーボンニュートラル社会の実現に貢献へ－
2021年9月10日
株式会社東芝
概要
当社は、新たな成膜法を開発することにより世界最高(*1)のエネルギー変換効率 (*2)15.1%を実現したフィルム型ペロブスカイト太陽電池(*3)を開発しました。当社は、2018年6月にペロブスカイト太陽電池として世界最大(*4)サイズ（703cm2, *5）のモジュールを開発していますが、今般、この世界最大サイズを維持しながら、成膜プロセスの高速化と変換効率の向上に成功しました。15.1%は、現在普及している多結晶シリコン型の太陽電池のエネルギー変換効率に相当します。また、フィルム型ペロブスカイト太陽電池は軽量薄型で曲げることができるため、従来は設置ができなかった強度の弱い屋根やオフィスビルの窓など多様な場所に設置することができます。例えば、エネルギー変換効率15.1%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池を、東京都23区内の建物の屋上および壁面の一部に設置した場合、原子力発電所2基分（東京都23区の家庭内年間消費電力量の2/3相当）の発電が見込めます(*6)。
今回新たに開発した成膜法は、従来2段階（2ステッププロセス）で行っていたペロブスカイト層の成膜を、1段階（1ステッププロセス）で行うものです。2ステッププロセスは成膜プロセスの高速化とペロブスカイト層組成の均一化に課題がありましたが、インク、成膜プロセスおよび装置の開発を行うことで、大面積に均一塗布することが可能な1ステッププロセスの成膜技術を確立し、成膜プロセスの短縮を実現しました。また、本技術は、塗布速度も高速化が可能であり、5cm角のセルでは、量産時に必要と想定されるスペック（*7）を満たす6m/分の塗布速度を達成しており、大面積の成膜プロセスでの更なる高速化が見込めます。本技術により、従来困難であった生産プロセスの高速化とエネルギー変換効率の向上が両立できるため、発電コスト低減への貢献も期待できます。
当社は本成果の詳細を、2021年9月10日からオンラインで開催される第82回応用物理学会秋季学術講演会にて発表します。
開発の背景
カーボンニュートラル社会の実現に向けて、再生可能エネルギーの導入拡大が進んでいます。国内でも、再生エネルギーを将来の主力電源と位置付け、2030年には発電量の約36%～38%、2050年には約50～60%を再生可能エネルギーとする計画案も発表されています(*8)。特に太陽光発電の発電量の増加はカーボンニュートラルの実現に不可欠であり、発電効率の向上に加えて設置場所の大幅な拡大が必要となります。一方で、現在主流の結晶シリコン太陽電池では、重量および形態の面から設置場所が限られており、更なる太陽光発電の拡大には、多様な場所に設置可能でかつ結晶シリコン並みの変換効率を持つ太陽電池の開発が求められています。これらの要素を満たす次世代の太陽電池として、フィルム型ペロブスカイト太陽電池が注目されています。
当社では、独自のメニスカス塗布印刷技術により、これまで、世界最大サイズである703cm2でエネルギー変換効率14.1%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールを開発していますが、実用化に向けて更なる変換効率の向上や低コスト化が求められています。
従来技術と課題
当社が従来採用してきたペロブスカイト層の成膜法は、2ステッププロセスと呼ばれる手法で、基板上に塗布したPbI2膜の上から、MAIインク(*9)を塗布することでMAPbI3膜（*10）を成膜します。この手法では、PbI2とMAIの反応を制御することが難しく未反応物が残ること、工程数が多いこと、塗布速度が低速であることから、より量産に適した手法が求められていました。予めMAIとPbI2を混合したMAPbI3インクを塗布して成膜する1ステッププロセスと呼ばれる手法がありますが、MAPbI3結晶の成長を制御することが難しく、特に大面積に均一に塗布するのが困難であり、新たな塗布法の開発が必要でした（図1右）。
図1： 従来の2ステッププロセスによるメニスカス塗布法の課題（左）とスピンコート法を用いた1ステッププロセスの課題（右）
本技術の特長
そこで、当社は、フィルム型ペロブスカイト太陽電池のエネルギー変換効率向上と低コスト化への貢献が見込める新たなペロブスカイト層の成膜法として、MAPbI3結晶の成長を制御することができる1ステッププロセスのメニスカス塗布法（1ステップメニスカス塗布法）を開発しました。新たに、MAPbI3インク、乾燥プロセス、装置の開発を行うことで、大面積を均一に塗布することに成功しました。成膜プロセスの工程が従来の半分となり、さらに、塗布速度の高速化が可能になります。塗布速度においては、5cm角で量産時に必要と想定するスペックを満たす速度6m/分を達成しました。また、均一に塗布することで、フィルム型ペロブスカイト太陽電池としては、世界最大面積である703cm2のモジュールで世界最高エネルギー変換効率15.1%を達成しました。今回開発した新たな手法により、エネルギー変換効率の向上と生産プロセスの高速化を両立することが可能となり、高効率かつ低コストなフィルム型ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて大きく前進しました。
図2： 新たに開発した１ステップメニスカス塗布法の概図とIV曲線
図3： 1ステップメニスカス塗布法を用いて作製した大面積フィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュール
今後の展望
今後当社は、実用化サイズとして想定される、受光部サイズ900cm2を目指して更なる大面積化を進めるとともに、ペロブスカイト層の材料改良等で、エネルギー変換効率20%以上の実現を目指します。これにより、ペロブスカイト太陽電池において、製造コスト15円／Ｗの実現に貢献していきます。
なお、今回開発したペロブスカイト太陽電池の技術およびそれを用いたモジュールはＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）の「太陽光発電主力電源化推進技術開発」事業の成果です。
都市全体が発電所に!? 超薄型・超軽量の太陽電池
10/3(日) 19:00配信
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ANNニュース（動画もあります）
発明者は日本人。
日本時間の4日から「ノーベル賞」の発表が始まります。有力候補の一人でもある日本の研究者が開発したのが、次世代の「太陽電池」。折り曲げられて紙のように軽い、この技術が未来を変えると世界中で注目されています。
超軽量の次世代太陽電池。普及すれば、いつでもどこでも持ち運べ、都市全体が発電所に変わる未来も…。
東芝研究開発センター・都鳥顕司さん：「都市部の中に、この太陽電池を設置して、まとめてメガソーラーを作ることができるようになる」
すでに、実現に向けた動きが。ポーランドの企業が、世界で初めて販売を始めたのが…。「ペロブスカイト」と呼ばれる、フィルム状の超薄型太陽電池。
最高技術責任者・オルガさん：「地球を暮らしやすい場所にするために、このテクノロジーを使う」
気候変動が各地で激しさを増すなか、脱炭素社会の実現に向けて今、世界中で開発競争が激化。
最高技術責任者・オルガさん：「宮坂教授は、非常に重要な仕事をした。ペロブスカイトで歴史を変えた」
実は、この画期的な太陽電池を発明したのは日本人。毎年、ノーベル賞候補にも上がる、世界的な科学者・宮坂力特任教授です。厚さは、超薄型の0.13ミリ。フィルム状で、折り曲げも自在。
桐蔭横浜大学・宮坂力特任教授：「弱い光でも発電できる。少し曇った日、雨の日でも発電できる」
屋外で、この小さな太陽電池をプロペラにつないでみると…。
曇りなんですが、ペロブスカイトにつないだ途端に、ファンが回り始めました。
続いて、室内で蛍光灯にあてると…。
蛍光灯の光りがあたって回っています。
これまでの太陽光発電は、住宅の屋根の上に設置したり、「メガソーラー」と呼ばれる大規模な発電所が一般的ですが、平らな土地が少ない日本では、設置する場所が足りなくなっています。
その課題も解決できるのが「ペロブスカイト太陽電池」です。
半透明にもなり、壁やガラスなど、すでにある建物や環境を生かして、貼りつけられるのが大きなメリットです。
桐蔭横浜大学・宮坂力特任教授：「住宅の北側の壁とか、外から見えない場所も使える」
弱い光でも発電できるので、室内の壁や机など、これまでは考えられなかった場所でも使えます。さらには。
桐蔭横浜大学・宮坂力特任教授：「洋服に縫い付ける」
手軽に持ち運べ、非常用電源としても期待されています。主な原材料は国内でまかなえるため、大量生産できればコストも従来の半額程度で済むといいます。
日本のメーカーでは、先月「世界最高レベル」を実現。
こちらが、東芝が新たに開発した、フィルム型のペロブスカイト太陽電池の試作品です。この大きさで世界最高の変換効率を達成したということです。
2025年の製品化を目指します。
東芝研究開発センター・都鳥顕司さん：「日本全国で10基分以上の原発に相当する再生可能エネルギーの発電量ができるようになる」
最高技術責任者・オルガさん：「高層ビルが発電所になり、そのエネルギーを、その場で使えることを想像してみて下さい」
来年春には、中国などの企業も販売を始めようとしています。
桐蔭横浜大学・宮坂力特任教授：「（日本は）加速しなければ（世界に）追いつかない。加速するために若い人のやる気と、やる気を後押しする研究資金。そこは絶対に支援してほしい」
テレビ朝日
（転載終了）
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この分野で日本は遅れているとはいえ、いくら頑張っても大量生産となれば中国に敵うはずもありません。
なので、一般庶民は勝った負けたなどを考えず、安くなることをひたすら待ちましょう。
それから、薄いフィルム状なので、車の屋根に貼るなんてことは当たり前になるのでしょう。
我が家ではサンルームの屋根に真っ先に貼りたいですね。
もはや原発は不要
こうなると、あの忌まわしき原発が真っ先に思い浮かびます。
東芝は福島第一原発事故以降も、原発を加減諦めればいいものを、安倍右翼政権の言いなりになって世界に売り込んできましたが全く売れませんでした。
そのせいで会社は傾き、大幅な赤字になっているはずです。
確か不正事件もありましたね。
2021年8月更新】東芝事件の全貌とは？事件の経緯と関連ニュースを時系列でまとめてみた
でも、再度、太陽光発電で世界貢献してもらいたいですね。
もちろん原発を止めて。
でも太陽熱利用は不可欠です
さて、最後に太陽熱利用は太陽光発電がいくら効率が上がっても必要であることに変わりはありません。
これはいつも言っていることですが、変換効率が全く段違いなわけです。
今回の太陽電池が世界最高の変換効率「１５．１％」を達成したなどと威張ってますが、太陽熱の変換効率は５０～６０％とも言われます。
考えてもみてください。
太陽が顔に当たると熱くなる、陰ると瞬時に冷たくなります。
太陽熱は何もしなくても、これほど簡単に熱が得られてしまうのです。
熱は太陽から熱として届いているわけではなく、輻射熱、つまりは赤外線であるわけですが、太陽電池のような難しい技術は要らないのです。
太陽熱を集めて水に保存する（お湯にする）だけです。
ま、それでは商売として旨味が無いわけですが、それを言っていては地球環境は良くなりません。
私は、自然エネルギーの利用は太陽熱と発電の組み合わせがベストと思っています。
水力・地熱などはメンテナンスに問題があり、風力にしても動くものがあるのが気になります。
ましてや、原子力は使用済み核燃料の処分もできないので論外。
電気が誰にでも簡単に作れ、使える時代がもうすぐ来そうですね。
期待しましょう。
