2019/9/2
次世代太陽電池、「鉛の毒性」の壁超える研究活発 :⽇本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO49213170Q9A830C1TJM000/ 1/4
2019/9/1 4:30 ⽇本経済新聞 電⼦版
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次世代太陽電池、「鉛の毒性」の壁超える研究活発
「ペロブスカイト太陽電池」で材料刷新
環境エネ・素材 コラム（テクノロジー） 科学&新技術
次世代の太陽電池として期待されている「ペロブスカイト太陽電池」で材料を刷新する 研究が活発だ。発電効率を⾼めるため加えてきた鉛に毒性があるため、できるだけ使わ ずに済む材料の探索が焦点だ。この問題を解決できれば、軽くて曲げられる特性を⽣か して応⽤分野を⼤きく広げていけそうだ。
軽くて曲がるペロブスカイト太陽電池は、湾曲した場所にも取り付けられるため、ビル の壁⾯や⾃動⾞の⾞体など多くの使い道が考えられている。実⽤化に向けた研究は世界 で活発だ。2017年の関連論⽂の発表件数は、13年に⽐べて40倍以上増えた。
多くの研究者が最後の壁ととらえる課題が鉛の利⽤だ。良質な結晶を作るために加えて きたが、鉛は⽣物に毒性があり⽔に溶けて環境に流出する事態を避けたいと考えてい る。
電⼦機器で有害物質の使⽤を制限する欧州連合（EU）の「RoHS指令」は鉛も対象に し、厳しく使⽤範囲を規定している。鉛をできるだけ使わずに⾼性能なペロブスカイト 太陽電池の開発を⽬指す研究が盛んな背景だ。
電気通信⼤学の早瀬修⼆特任教授らは鉛に近い性質を備えるスズに⽬をつけた。スズに 微量のゲルマニウムを混ぜて素⼦を作り、10%以上の発電効率を出した。鉛を含まない ため「農地でも活⽤が⾒込める」（早瀬特任教授）。農業⽤のモニタリング機器や送⾵
機の電源などとして利⽤できるとみている。
京都⼤学の若宮淳志教授らもスズを使ったペロブスカイト太陽電池を研究している。ス ズは酸化されると発電効率が⼤きく落ちてしまう。若宮教授らは結晶の純度を上げて、
低下しにくくしたい考えだ。今のところ7〜8%にとどまる変換効率を10%を超えるよう にするのが当⾯の⽬標だ。
鉛以外では、資源量の限られるレアメタルを使わないようにする研究もある。東京⼤学 の瀬川浩司教授らは、ルビジウムの代わりにより豊富な元素、カリウムを使うペロブス
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次世代太陽電池、「鉛の毒性」の壁超える研究活発 :⽇本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO49213170Q9A830C1TJM000/ 2/4
カイト太陽電池を開発した。素⼦を3つ並べたミニモジュールで発電効率は20.7%に達す る。続いて⼤型化を計画している。
応⽤が広がって原材料の価格が⾼騰してしまえば、開発した意義が薄れる。たやすく⼊
⼿できる物質で安価に量産できるようにするねらいだ。
ペロブスカイト太陽電池の起源は⽇本だ。ペロブスカイトと呼ばれる結晶が光に強く反 応する現象は古くから知られ、桐蔭横浜⼤学の宮坂⼒特任教授がこの材料を太陽電池へ 応⽤できないか検討を始めた。
09年に発表した最初の論⽂は、発電効率が3.8%にとどまりあまり注⽬されなかった。英 オックスフォード⼤学と共同で12年、10%を超える変換効率を達成すると⼀躍注⽬を集 め、世界で追随する動きが加速した。⼩さな⾯積なら韓国で17年に発電効率22.7%を記 録し、結晶シリコンの性能に匹敵する段階にまで達している。
東芝はペロブスカイト太陽電池の実⽤化を⽬指し、⼤⾯積での性能向上に⼒を⼊れる。
約700平⽅センチメートルで11.7%の発電効率を18年に達成し、実⽤的な⼤きさで最も
⾼い記録を保有する。「効率が⾼まり、かつて課題だった寿命もほぼ解決できた。まも なく応⽤の幕が開ける」（研究開発センター）とみている。
宮坂特任教授は「（あらゆるものがネットにつながる）IoT機器の有⼒な電源になるだろ う」と展望している。
（科学技術部 福井健⼈）
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