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ペロブスカイト太陽電池とは、「ペロブスカイト」と呼ばれる結晶構造を発電層に用いた日本発の次世代技術です。
従来のシリコン系太陽電池は、重量や形状などの制約から設置できる場所が限られていました。それに対し、ペロブスカイト太陽電池は「薄い・軽い・柔軟である」といった特性を持ち、ビルの壁面や耐荷重の低い屋根といったこれまで設置が難しかった場所にも導入できる可能性があります。こうした点から、都市部の建物やインフラを活用した新しい太陽光発電の形が実現できるとして、再生可能エネルギーの拡大や脱炭素社会の実現を支える技術として注目されています。
本記事では、「ペロブスカイト太陽電池とは？」という基礎知識の解説をはじめ、シリコン系太陽電池との違い、実用化に向けた現状と課題、そして創エネルギー技術としての可能性まで分かりやすく解説します。
この記事で分かること
そもそもペロブスカイト太陽電池とは何なのか。有効性や今後の展望を探る前に、まずは押さえておくべき概要や全体像を確認しておきましょう。
ペロブスカイト太陽電池の概要
リコーのインクジェット印刷で作製したペロブスカイト太陽電池
ペロブスカイト太陽電池とは、「ペロブスカイト」と呼ばれる結晶構造を応用して開発された次世代型の太陽電池です。「薄い」「軽い」「柔軟」といった性質を持ち、照度の低い場所でも優れた発電効率を発揮することから、これまで太陽電池の設置が困難だった場所や発電量が期待できなかった場所でも導入が広がると考えられています。
構造は電極、電子輸送層、発電層（ペロブスカイト層）、正孔輸送層が重なる形となっており、光エネルギーを電気に変換する原理は従来のシリコン系太陽電池と基本的には同様です。
ペロブスカイト太陽電池には、主に基板の違いによる「フィルム型」と「ガラス型」があります。さらに、既存のシリコン系太陽電池などと組み合わせて発電効率を高める「タンデム型」も研究・開発が進められています。違いを整理しておきましょう。
フィルム型
ガラス型
タンデム型
ペロブスカイト太陽電池の本質的な価値は、従来のシリコン系太陽電池から単純に置き換えることではなく、太陽光発電の適用範囲そのものを広げる点にあります。
ペロブスカイト太陽電池がもたらす価値
- 設置場所の制約が大幅に解消
- 曇天や日陰など弱い光でも発電しやすい
1.設置場所の制約が大幅に解消
従来のシリコン系太陽電池はガラスやフレームと組み合わさる構造が多く、必然的に一定の重量を伴います。そのため現場では「耐荷重が足りず屋根に載せられない」「壁面設置が難しい」といった制約が発生しがちでした。軽量で柔軟性を持つフィルム型ペロブスカイト太陽電池が普及すれば、耐荷重が厳しい工場の屋根やビルの壁面、都市インフラなどにも設置できるようになります。
2.曇天や日陰など弱い光でも発電しやすい
従来のシリコン系太陽電池は、曇天などの光が弱くなる環境・状況では発電効率が低下しがちでした。一方、ペロブスカイト太陽電池は低照度でも発電効率が比較的高いとされています。大きなポイントは、太陽光発電設備の適用範囲が屋根や広大な土地に限定されず、壁面や都市部の建物へと広がる可能性があることです。
ペロブスカイト太陽電池が国内で初めて作製されたのは2009年。その将来性に期待が集まる一方で、現在も技術開発が進められている分野です。社会実装に向けては実証実験や量産技術の確立が進められており、実用化に向けては、長く安定して使えるか、大面積で作れるかといったポイントが焦点となっています。
政策の後押しで開発競争が加速
日本でペロブスカイト太陽電池の開発が進む背景には、政策の後押しがあります。2025年2月に閣議決定された「第7次エネルギー基本計画※」の中で、2040年を目処に全電力の4～5割を再生可能エネルギーで賄うという方針が打ち出されました。
しかし、現在主流のシリコン系太陽電池では設置可能な面積が限られているため、壁面や都市部の未活用領域へ導入できる技術が求められています。この社会的要請に対して、軽量で設置自由度の高いペロブスカイト太陽電池が社会実装の有力候補として位置づけられているのです。
ペロブスカイト太陽電池の社会実装に向けた企業の動向
日本国内では経済産業省が設けた「グリーンイノベーション基金」が、次世代型太陽電池の基盤技術開発や実用化、実証実験を後押ししています。各プロジェクトでは太陽電池メーカーが住宅・建材メーカーや電機メーカーなどと協力体制を組み、大学や研究機関なども巻き込みながら産学連携でさまざまな実証実験に取り組んでいます。
ペロブスカイト太陽電池は、再生可能エネルギーを生み出す次世代の「創エネルギー（創エネ）技術」として期待されています。
これまでの太陽光発電は、主に住宅の屋根や広い土地に設置するメガソーラーなどが中心でした。しかし、都市部ではメガソーラーなどを設置できる場所が限られており、再生可能エネルギーの導入拡大には新たな設置場所の開拓が求められています。
ペロブスカイト太陽電池は軽量で柔軟という特性を持つため、ビルの壁面や窓、耐荷重の低い屋根など、これまで太陽電池の設置が難しかった場所にも導入できる可能性があります。こうした点から、都市部の建物やインフラを活用した分散型エネルギーとしての活用が進めば、再生可能エネルギーの導入拡大や脱炭素社会の実現に大きく貢献すると期待されています。
ペロブスカイト太陽電池は、脱炭素社会の実現に向けた「創エネルギー技術」として、日本発の次世代型太陽電池の中核を担うと目される存在です。軽量・柔軟といった特性により、従来のシリコン系太陽電池では導入が難しかった場所にも再生可能エネルギーを広げる可能性を秘めています。
エネルギーのあり方が大きく転換する中で、ペロブスカイト太陽電池は、社会全体の脱炭素化を支える技術として注目されています。今後の技術開発と社会実装の進展が期待されます。こうした流れの中で、リコーも複写機やインクジェットプリンターで培った技術を生かし、次世代型のペロブスカイト太陽電池の開発に取り組んでいます。リコーの「インクジェット印刷ペロブスカイト太陽電池」については、以下の記事で詳しくご覧いただけます。
