「半透明なソーラーパネル」を開発、発電する窓・スマートグラスへ

「発電する窓」に繋がる超薄型太陽電池を開発

太陽光発電というと、多くの人は屋根の上に並ぶ黒いパネルを思い浮かべるでしょう。

しかし都市部では、屋根よりもはるかに目立つ面があります。

それがビルの窓やガラス外壁です。

もしこの広大なガラス面を発電に使えれば、建物は電気を消費するだけの存在ではなく、電気を生み出す存在にもなります。

そこで注目されたのが、ペロブスカイト太陽電池です。

ペロブスカイト太陽電池は、従来のシリコン太陽電池に比べて薄く、軽く作りやすい次世代型の太陽電池です。

曲げられる形や半透明タイプにも応用しやすく、弱い光や間接光でも発電しやすい特徴があります。

そのため、屋根だけでなく、壁面、窓、車のサンルーフ、スマートグラスなど、これまで太陽電池を置きにくかった場所への応用が期待されています。

ただし、窓として使うには大きな難題があります。

太陽電池は光を吸収して電気を作りますが、窓は光を通す必要があります。

つまり、窓として光をたくさん通すほど、太陽電池が発電に使える光は少なくなります。

透明な太陽電池では、「明るい窓にすること」と「たくさん発電すること」をどう両立するかが大きな課題なのです。

今回の研究チームは、この難しいバランスに挑みました。

開発された太陽電池は、ペロブスカイトの光吸収層を極端に薄くしたものです。

通常のペロブスカイト太陽電池では、吸収層の厚さは数百ナノメートルほどあります。

しかし今回の研究では、10ナノメートル、30ナノメートル、60ナノメートルという超薄型の吸収層を作製しました。

10ナノメートルは、人間の髪の毛より約1万倍薄いレベルです。（実際の画像はこちら。※プレスリリース）

それほど薄いにもかかわらず、不透明なタイプでは、10ナノメートルで約7%、30ナノメートルで約11%、60ナノメートルで約12%の発電効率を達成しました。

さらに半透明タイプでは、60ナノメートルの吸収層で可視光の約41%を通しながら、7.6%の発電効率を示しました。

これは、見た目だけを優先した実験品ではなく、透明性と発電性能の両立を目指した成果だといえます。

では、どうやってここまで薄くできたのでしょうか。