日本人研究者がノーベル賞レベルの大発明！悪天候でも充電出来るペロブスカイト太陽電池を発明。世界中で開発競争が激化

「雨の日」も発電できる！ “世界を変える”かもしれない、夢の「次世代型」太陽電池の実力

9/20(火) 7:02配信

人類が直面しているエネルギー問題を解決し、脱炭素社会を実現するため、
再生可能エネルギーの活用が加速しています。
その中で大きな期待を集める「太陽電池」ですが、従来型の太陽電池は、
発電効率が天候に大きく左右され、曇りや雨の日だと発電量が大幅に落ちるという弱点がありました。
その弱点を克服しようと、今、世界中が「次世代型太陽電池」の開発に注力しています。

その中で、最も注目されているのが、「ペロブスカイト太陽電池」です。
曇りや雨の日、さらに室内の弱い光でも発電することができることに加え、
薄くて軽いため様々な場所に設置することが可能で、世界中の企業が実用化に向けた開発にしのぎを削っています。

実は、このペロブスカイト太陽電池は日本人研究者が開発したもので、
そのきっかけは学生からの相談という意外なものでした。
“ノーベル賞候補”とも言われるほどの画期的な太陽電池の開発秘話と可能性に迫ります。
(NHK「サイエンスZERO」取材班)

世界が注目！ ペロブスカイト太陽電池の実力

地球に降り注ぐ太陽のエネルギーを全て電気に変換できれば、
世界中で使うエネルギーをまかなえるほどのポテンシャルがある「太陽光発電」ですが、
現在の主流となっている「シリコン」を用いた太陽電池は、寿命が長くて、
発電効率が高いという利点がある一方、天候によって発電効率が大幅に落ちるという弱点を抱えていました。

その弱点を克服しようと開発が進められているのが「次世代型太陽電池」です。
その市場規模は、2035年には現在の10倍以上、年間8,300億円にまで成長すると予測されています。
そして、その大部分を占めると考えられているのが「ペロブスカイト」を用いた太陽電池です。

ペロブスカイトというのは、もともと自然界にある鉱石です。
その結晶構造に特徴があり、利用価値が高いため、人工的に作ったものが超電導やLEDの材料などに使われています。

この人工的に作ったペロブスカイトの結晶を太陽電池の素材に使うと、
曇りや雨の日、さらに室内の照明でも発電できることが発見され、
次世代型太陽電池の最有力候補となったのです。
そして、弱い光での発電を実現させているのが、ペロブスカイト太陽電池のもう一つの特徴である“薄さ”です。

https://news.yahoo.co.jp/articles/ee912ae3107b5fbfccd8cdff92ee8e25f8f897b7?page=1

小島さんが作った当時のペロブスカイト太陽電池／NHK提供

この画期的な太陽電池の生みの親は、桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授です。
宮坂さんがペロブスカイトと出会ったのは、今から17年前のことでした。
当時、ペロブスカイトは超電導やLEDの材料などには使われていましたが、太陽電池の世界ではほとんど知られていませんでした。

「開発する前はペロブスカイトという物質に私はあまりなじみがありませんでしたが、
私の研究室に来た大学院生が突然『ペロブスカイトによる太陽電池をやってみたい』と言いだしたのです」(宮坂さん)

当時、大学院生だった小島陽広さんは、もともとペロブスカイトの特性を調べる
研究をしていましたが、その光を吸収する性質に注目し、
もしかしたら光を電気に変える性質を持っているのではないかと考え、宮坂さんに相談を持ちかけたのです。

「私は基本的には学生がやりたいと言ったことは『まずは試してみるべき』という考えでしたので、
軽い気持ちで『じゃあ、やってみたら』と言いました。しばらく実験をした後、
小島さんから『光を当ててみたら微弱な電流が生じた』という報告を受けたのです」(宮坂さん)

それまで太陽電池の素材としては注目されていなかったペロブスカイトが、
発電すると分かった瞬間でした。しかし、いざ本格的に太陽電池の研究開発に着手したところ、
すぐに大きな壁にぶつかったといいます。

「本腰を入れて太陽電池を作ったのですが、なんせ安定性が悪く、
しばらく光を当てると発電しなくなるんです。しかも効率も低くて、正直、
これはダメかなと思っていました」(宮坂さん)

実際、2009年に発表した論文は、光を電気に変える効率(光電変換効率)が低いために、
世界の研究者からの反応はほとんどありませんでした。

転機が訪れたのは2012年のことでした。ペロブスカイト太陽電池に関心を持った海外の研究者が、
「発生した電気を電極に運ぶ部分を液体から固体に変える」という研究を始めたのです。
これにより光電変換効率を3％から10％を超えるレベルにまで上げることに成功しました。
その成果を『サイエンス』誌に発表したところ、世界中の研究者の目に留まり、
ペロブスカイト太陽電池は一気に注目される存在となったのです。

そして、世界中で研究が重ねられた結果、変換効率は飛躍的に向上し、
従来の太陽電池に匹敵する25％を超えるまでになったのです。
今や世界中で推定3万人ほどの研究者がペロブスカイト太陽電池の研究開発に参入し、
実用化に向けた開発競争が激化しています。

宮坂さんは、ペロブスカイト太陽電池がこれほど世界から注目される存在になったことに驚きながら、こう振り返ります。

「ペロブスカイトは化学と物理という異分野が交わっているテーマです。
私たちは化学が専門ですが、物理にも手を出す。不得意でも試してみるという
チャレンジ精神が非常に大切だと思ったからです。
難しいとは思っていましたが、誰もやっていなかったことだからこそ、
チャレンジしがいがあると思ってやりました。やってみてよかったですね」(宮坂さん)

https://news.yahoo.co.jp/articles/ee912ae3107b5fbfccd8cdff92ee8e25f8f897b7?page=2

東日本人はホントゴミ、韓国人と変わらん