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もつ材料を使って、光を電気に変える次世代の太陽電池です。とても薄く、軽く、曲げられる形にもできるため、屋根の上に限らず、壁や窓のように今まで太陽光パネルを付けにくかった場所でも発電できるのではと期待されています。「ニュースで名前を見たけれど、今の太陽光パネルと何が違うの？」「私たちの家にはいつ、どう関わってくるの？」と気になっている方もいるのではないでしょうか。このページでは、仕組みとシリコン型との違い、乗り越えるべき課題、暮らしとの関わりを順に整理します。
ペロブスカイト太陽電池とは
ペロブスカイト太陽電池は、光を受けると電気を生み出す「発電層」に、ペロブスカイト構造の結晶をもつ化合物を使う太陽電池です。いま住宅の屋根やメガソーラーで広く使われている太陽光パネルの多くは、シリコン（ケイ素）の板を発電層にした「シリコン型」です。ペロブスカイト太陽電池は、そのシリコンの代わりに別の材料を使う、新しいタイプの太陽電池にあたります。
名前の由来
「ペロブスカイト」はもともと鉱物の名前です。灰チタン石と呼ばれる鉱物がもつ、原子が決まった並び方で積み重なった結晶の形を「ペロブスカイト構造」と呼びます。太陽電池に使うのは天然の鉱物そのものではありません。同じ並び方になるよう人工的に合成した材料で、名前は材料の種類ではなく「結晶の形」を表しています。
シリコン型太陽電池との違い
いちばん大きな違いは、つくり方と形です。シリコン型は硬いシリコンの板をガラスや金属の枠で守るため、重く、平らな形になります。ペロブスカイト太陽電池は、材料を溶かした液をフィルムやガラスに塗ったり印刷したりして、ごく薄い発電層をつくれます。そのため、軽く、曲げられる「フィルム型」の太陽電池にもできます。
| 比べるポイント | シリコン型 | ペロブスカイト型 |
|---|---|---|
| 発電層の材料 | シリコン（ケイ素）の板 | ペロブスカイト構造の化合物の薄い膜 |
| 重さ・形 | 重く、硬く、平ら | 薄く、軽い。フィルムにすれば曲げられる |
| つくり方 | シリコンの結晶を高い温度で加工する | 材料の液を塗る・印刷するといった方法でつくれる |
| 設置しやすい場所 | 屋根や地面など、重さに耐えられる平らな場所 | 壁、窓、曲面、軽い屋根などにも広がる可能性がある |
| 耐久性 | 長く使われてきた実績がある | 湿気や熱に弱く、長持ちさせる技術を開発している段階 |
| 普及の状況 | 住宅用・事業用に広く普及している | 研究開発や実証が進められている段階 |
この表は一般的な傾向をまとめたものです。個別の製品の性能や条件は、各メーカーの公式情報でご確認ください。
なお、「薄膜太陽電池」や「有機薄膜太陽電池」も、薄く軽い太陽電池として名前が挙がることがあります。どれも「薄い膜で発電する」点は共通していますが、発電層に使う材料が違います。ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト構造の材料を使うものだけを指します。
ペロブスカイト太陽電池の仕組み
基本の考え方は、ほかの太陽電池と変わりません。いくつもの薄い層を重ねたサンドイッチのようなつくりになっていて、光が当たると次の順に電気が流れます。
- 光を吸収する：真ん中のペロブスカイト層が太陽の光を吸収し、マイナスの電気をもつ「電子」と、プラスの電気をもつ「正孔（ホール）」が生まれます。
- 電気を分けて運ぶ：ペロブスカイト層の両側にある「電子を運ぶ層」と「正孔を運ぶ層」が、それぞれを反対方向へ運びます。
- 電気を取り出す：いちばん外側の電極に集まった電気を、電線を通して家電や蓄電池などで使います。
ペロブスカイト層は光をよく吸収する性質があるため、とても薄い膜でも発電できます。この「薄くても働く」性質が、軽さや曲げやすさにつながっています。また、曇りの日や室内の照明のように弱い光の下でも発電しやすい点も、特徴のひとつです。
ペロブスカイト太陽電池が注目される理由と課題
注目される理由
- 設置できる場所が広がる：重さに耐えられる屋根が少ない建物や、ビルの壁面、窓、曲面のある場所など、シリコン型では難しかった場所での発電につながる可能性があります。
- つくり方がシンプル：液を塗る・印刷するという方法でつくれるため、製造にかかるエネルギーや手間を抑えられると期待されています。
- ほかの太陽電池と組み合わせられる：シリコン型の上にペロブスカイト層を重ねる「タンデム型」にすると、それぞれが得意な光を分け合って吸収でき、より多くの電気を生み出す研究も進んでいます。
実用化に向けた課題
- 耐久性：ペロブスカイトの材料は湿気・熱・強い光で傷みやすく、長く使い続けるための技術がまだ開発の途中です。屋外で何年も使う住宅設備としては、ここが最大の課題です。
- 鉛の扱い：現在よく使われる材料の多くには鉛が含まれています。使っている間に外へ漏れ出さないことと、使い終わったあとに回収して適切に処理する仕組みが欠かせません。鉛を使わない材料の研究も行われています。
- 大きくつくることの難しさ：小さな試作品では性能が出ても、大きな面積で均一にむらなくつくるのは難しく、量産の技術が求められています。
「実用化はいつ？」というのは、多くの人が気になるところではないでしょうか。ペロブスカイト太陽電池は研究開発や実証実験が進められている段階で、一般の家庭がシリコン型と同じように気軽に選べるほど普及するのは、これからです。今後の動きは、ニュースや国・メーカーの発表で確認していくのがおすすめです。
暮らしの中のペロブスカイト太陽電池
壁・窓・ベランダが「発電する場所」になるかもしれない
薄くて軽いという特徴が生きれば、太陽光発電は「屋根に重いパネルを載せる」ものだけではなくなっていきます。たとえば、マンションのベランダの手すりや外壁、窓ガラス、カーポートの屋根などです。戸建ての屋根を持たない集合住宅の世帯にとっても、再エネをつくる側に関われる入口が広がる可能性があります。ただし、実際に家庭で使えるかどうかは、製品の耐久性や安全性、建物の管理規約などによって変わります。期待しすぎず、少し先の選択肢として見ておくのがちょうどよい距離感です。
「使い終わったあと」まで考えて選ぶ
太陽電池も、いつかは寿命を迎える製品です。将来ペロブスカイト太陽電池を選ぶときには、発電の性能だけでなく、どのくらいの期間使えるのか、使い終わったあとにメーカーが回収してくれるのかといった点も確かめたいところです。鉛を含む材料が使われることもあるので、つくる・使う・手放すまでの循環を見通して選ぶことが、丁寧な暮らしにつながります。
今日からできる再エネとの付き合い方
新しい太陽電池が普及するのを待つあいだにも、できることはあります。まずは、家庭で使う電気そのものを減らすこと。エアコンの使い方や断熱の工夫など、無理なく続けられる省エネは家庭でできる省エネアクションにまとめています。
もうひとつは、使う電気の中身を知ることです。電力会社のプランでよく見る「再エネ100%」には、電源そのものが再生可能エネルギーのものと、火力発電などの電気に非化石証書を組み合わせてCO2排出を「実質」ゼロとしているものがあります。どちらが自分の考えに合うかを知っておくと、選ぶときに迷いにくくなります。電気料金は地域や使用量、季節によって変わるので、検討するときは各社の公式シミュレーションで確認してみてください。電気を見直す考え方は電気から始めるゼロウェイストな暮らしでも紹介しています。
