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みんなで考えよう環境問題 > 最先端低炭素化技術動向 > 鉛フリー太陽電池の開発研究

〔 も く じ 〕

バイオプラスチックの開発研究
ユーグレナの活用研究
鉛フリー太陽電池の開発研究


鉛フリー太陽電池の開発研究

太陽光発電の現状
太陽光発電は、太陽の光エネルギーで発電することです。
太陽の光はたくさん使っても枯渇しないため、再生可能エネルギーの1つとされます。
世界で初めて太陽光発電が使われたのは、1958年のアメリカの人工衛星「ヴァンガード1号」。
燃料が届かない宇宙で、電源として用いられました。
今は、世界中で303GW(ギガワット)以上の太陽光発電が導入されました。
ここまで太陽光発電が増えたのは、発電中にCO2などの有害物質が出ない特性をもつためです。
大きな気候変動を防ぐために、世界の国々が太陽光発電に注力しています。

しかし、現在の太陽光パネルには鉛やセレンなどの有害物質が使われていることもあり、適切な処理が必要な産業廃棄物です。
しかし太陽光パネルの処理については今の所、厳格なルールがあるとは言えません。
2017年に総務省が取りまとめた調査によると、2015年の太陽光発電パネルの排出量は2400トン。
しかし2030年代には80万トンへと急拡大する見通しです。耐用年数を迎えるパネルが増えることが主な要因です。
今後は使われなくなった太陽光発電所が「放置」される例も出てくるはずです。
そうした問題への対処も検討する必要があり、火災の原因となる可能性もあります。


太陽光パネルは適切な処理が必要な産業廃棄物

新たな技術開発研究
次世代の新規太陽電池材料として期待を寄せられているのが、「ペロブスカイト太陽電池」。
ペロブスカイトと呼ばれる結晶構造の材料を用いた新しいタイプの太陽電池であり、「シリコン系太陽電池」や「化合物系太陽電池」にも匹敵する高い変換効率を達成しています。
ペロブスカイト太陽電池の登場によって、理想的な太陽電池が実現可能になりました。
このことから、ペロブスカイト太陽電池は、世界で最も注目されており、太陽電池に関する世界中の論文の大半がペロブスカイト太陽電池に関するものになっています。
ただし、実用化を進める上では使用環境での耐久性に課題が残っていることに加え、多くのぺロブスカイト材料に毒性の高い鉛成分が含まれていることも問題視されています。
そこで、鉛を含まない新規ペロブスカイト材料を用い、低コストで製造できて変換効率の高いペロブカイト太陽電池への応用が期待されています。


技術開発研究の一例


研究機関
京都大学 化学研究所

研究のタイトル
環境負荷の少ない高性能ペロブスカイト系太陽電池の開発

研究の要旨

本研究グループは、「温かい貧溶媒を用いるだけ」のHAT法と、「蓋をして加熱するだけ」で溶媒蒸気を制御するSVA法という、二つの簡便な独自の手法を開発し、これらを組み合わせることにより、均一性が高く高品質なスズ系ペロブスカイト半導体膜の作成法の確立に成功しました。
これにより、再現性よく7%を超える光電変換効率を示す太陽電池デバイスが作製できることを実証しました。
本手法の確立により、国内外のさまざまな研究機関でも、均一な高品質ペロブスカイト膜を再現性よく作製することが可能になり、良好な光電変換効率を示すスズ系ペロブスカイト太陽電池を標準デバイスとして作製できるものと期待できます。
今後、この技術をもとに、本太陽電池のさらなる高性能化とその実用化が期待されます。

低コスト、軽量、フレキシブルといった本太陽電池の特徴を活かして広く社会実装へとつなげることにより、再生可能エネルギー源としての導入を増加させ、低炭素社会の実現に大きく貢献することを目指します。

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