京ペロブスカイト株式会社は太陽光電池の普及を専門とするSDGsアップを目指す新会社です。
地球温暖化防止は人類の必須の課題
ペロブスカイト太陽電池に世界が期待
産業革命以来、人間社会は化石燃料を大量に燃やして使うようになり、大量の二酸化炭素を大気中に排出するようになりました。特に日本は未だ火力発電所に依存しています。日本も一刻も早く化石燃料に頼らない日常生活を当たり前にしたいものです。
日本は、シリコン太陽電池を積極的に導入して、火力発電からの脱却を試みていますが、設置場所に限りがあります。風力発電所も漁場を避けるため、設置場所が少ないのが現状です。この厳しい環境下で、無限にある太陽光を低コストで電気に変える発電機ペロブスカイト型次世代システムが発明されました。
発明者は日本人、宮坂力桐蔭横浜大学教授
発明者は日本人の宮坂力桐蔭横浜大学教授、現在、世界中で実用化の研究が行なわれています。発電原理は従来のシリコン系太陽電池と同じですが、基材がガラスではなくプラスチックに変わって、容易に曲がるため、貼る場所にこだわることはなく、どこにでも貼って、発電機能を持たせることが可能となります。
国が定める唯一の太陽電池
経済産業省は、ペロブスカイト型を次世代太陽電池の本命と位置付けており、2030年度までに1 kwh14円(東京電力の基本料金並み)の発電コストを達成する目標を掲げています。ペロブスカイト型太陽電池が、国が定める唯一の太陽電池となったということです。ビルの壁や窓ガラス、あるいは自動車の屋根の表面に発電機能を付与できるため新型太陽電池が、地球温暖化を防ぐ希望のスターになったのかもしれません。今後、当初は学校校舎や公共の建物を優先してペロブスカイト太陽電池を装備するとのこと。従来のシリコン系の太陽電池に比べて安価、軽い、曲がるなどのメリットがあるため、建物すべてに発電機能を持たせることが当たり前の時代になります。マイ カーならぬマイパワープラント(発電所)の時代になります。
＜ 豆情報＞
年間に地球にふりそそぐ）太陽のエネルギーは 石炭に換算して約90兆トン分。これは世界のエネルギー消費量の約3万倍分です。
日本国内太陽光発電 近年着実に伸びて2016年度末累計で約4,200万kWに達する。。
送電ロス 発電所から送電中熱になって失われます。2021年度の送電ロス率4.5%。ペロブスカイト太陽電池の場合、近すぎて送電ロスは生じない。
ペロブスカイト太陽光発電の仕組み
太陽電池にはさまざまな型がありますが、基本的には光のエネルギーが当たると、電子（－）と正孔（＋）が発生し、それらが移動することで電気を生み出す仕組みは同じです。在主流となっているシリコン系太陽電池でも,シリコン製半導体に太陽光が当たることでこの現象が起こります。 ペロブスカイトとは灰チタン石（かいチタンせき）のことで、その独特の結晶構造は「ペロブスカイト構造」と呼ばれます。 この結晶構造を持つ物質は他にもあり、また様々な物質を合成して作ることもできるので、それらを総称して「ペロブスカイト」と呼ぶようになりました。 これまでペロブスカイトは圧電材料などに広く利用されてきました。他方、有機物を含むペロブスカイト結晶は、電力を光へ変換する発光材料としての研究が行われてきましたが、これを太陽電池に使うことを宮坂力桐蔭横浜大学教授グループが考え出し、電解液を含む色素増感太陽電池に組み込み、光から電力に変換することに成功しました。しかし変換効率は3％台であまり注目されませんでした。その数年後、オックスフォード大学と産総研の共同研究で固体型太陽電池の開発に成功し,効率10％以上を達成したことで関心が世界に広がりました。
発電の仕組み (1)正孔はホールとも呼ばれる。電子が抜けた「抜け殻」のような部分だが、電子は電気的にマイナスなので正孔はプラスになる。これを運ぶ層がホール輸送層である。輸送層を形成する材料としては有機物が用いられることが多い。以上資料提供 産業技術総合研究所
原子、電子、分子の違い原子
①原子とは金を次々に分割していったとすると、最後には金としての最小の粒子（りゅうし）に達します。この粒子を原子といいます。小さくて肉眼では見えませんが、電子顕微鏡で見ることができます。原子の中心に原子核があり、その周囲を②電子が取り巻いています。③分子 水は水素原子２個と酸素原子１個が結合して１個の水分子を形成する。H2Oと表示
。
理想的なペロブスカイト太陽電池を目指して
強みと弱点 ペロブスカイト太陽電池には、優れた点がいくつもあります。まず、シリコン系太陽電池とは異なり、材料を塗布や印刷で作ることができることです。一日に製造できる量が多いことから低コスト化が期待できます。 ゆがみに強い、軽量化が可能であることも長所です。シリコン太陽電池の母材であるシリコンウエハは薄く割れやすいため、通常厚さ3
mm程度のガラスに貼り付けてポリマーシートで挟む構造になっており、通常販売されている製品では1 m²あたり11 kgから13 kgくらいになります。ペロブスカイト太陽電池の場合、小さな結晶の集合体が膜になっているため、折り曲げやゆがみに強く、シリコン太陽電池の10分の1くらいの重量になります。駐車場、工場、倉庫、仮設店舗など、耐荷重の大きくない建物の屋根などに設置できます。材料も、特に高価な貴金属などを使わず、比較的手に入りやすいヨウ化鉛やメチルアンモニウムなどが素材になり、それらをコーティング技術で加工できるため、製造コストを抑えられることも長所と言えます。 また、エネルギー変換効率も向上してきており、主流のシリコン太陽電池と比べても遜色ない効率になってきました。前述の通り2009年頃にペロブスカイト太陽電池の研究が始まった当初は、変換効率3%程度でしたが、固体にすることで10%以上に高効率化し、材料や製法の改良が進み、現在は25%を超えるとする論文も出てきています。
鉛を使用しないペロブスカイト太陽電池実現（日経新聞） 東京農工大学と近畿大学らの研究グループは、人体に有害な鉛を用いない、安全・安定なペロブスカイト太陽電池の研究開発が可能であると東京農工大が昨年7月10日発表した。
ペロブスカイト太陽電池の致命的弱点の解決法 いいこと尽くめのように思えるペロブスカイト太陽電池ですが、解決すべき課題もいくつかあります。その1つが耐久性です。シリコン太陽電池の耐久年数が20年程度なのに対し、ペロブスカイト太陽電池は、酸素
や水、紫外線などに弱く、長くて5年程度に留まります。耐久性をいかに高めていくかという点も、今後普及を進める上で必ず超えなくてはならない課題です。もう1つの課題は鉛です。ペロブスカイト太陽電池は材料として、微量ですが人体に有害な鉛を含みます。破損や雨などにより鉛が流出し、人体や自然環境に被害が出ることのないよう、現在鉛を使わない素材の開発が急がれています。現在一番普及しているシリコン系太陽電池は基盤がガラスです。色素増感太陽電池からガラス基板が合成樹脂に変わり、さらに進化してペロブスカイト太陽電池も合成樹脂のPETフィルムが使用されています。数多くあるプラスチックのなかでPET樹脂が最善のものでしょうか。PET樹脂は水に弱く、太陽光にも耐性がない。プラスチックの女王といわれるアクリルも高熱に弱く、長期に発電が維持されるとは考えられない。発明者の宮坂力教授は、問題点を承知しており,解決には数年必要と、述べています。
当社の提案
数年先はわからないが、現時点では有機・無機ハイブリッドフィルムに期待しています。物質には有機物と無機物があります。両物質の相違は、例えば、無機物であるガラス板と有機物のプラスチック板を並べてみますと、外見上では見分けは付きません。ガラス板は、プラスチック板が持たないメリットを持ち、プラスチック板はガラス板が持たないメリットを持っています。デメリットについても同様なことが言えます。例えて云うなら、水と油を一緒にしようというようなものです。分子構造が全く異なる有機物と無機物が一体化すること自体が無理な試みで、道半ばで研究を放棄する企業と大学が続出したのです。後発ながら、鹿児島大学はおそらく先発した研究成果を徹底的に洗い出して、失敗の原因を調べて、それ相応の物質があるはずとテーマを絞ったところ、実用化に近い所まで成果が達したのです。次頁に論文の概要を掲載します。
有機-無機ハイブリッドとは 有機成分と無機成分を分子レベル〜ナノレベルで組み合わせて得られる材料のことです。製造コストもプラスチックに比べると高くなります。有機-無機ハイブリッド材料は、これら両者の長所を取り込み、短所をできるだけ排除した材料であり、様々な機能材料としての利用が期待されています。以下論文の概要は鹿児島大学で公表したものです。
有機-無機ハイブリ ッドとは、有機成分と無機成分を分子レベル〜ナノレベルで組み合わせて得られる材料のことです。プラスチックに代表される有機材料は、軽くて加工性に優れ、柔軟性や耐衝撃性もあります。しかし、耐熱性は無機材料に劣ります。一方、シリカやガラスなどの無機材料は、耐久性や耐熱性に優れる反面、重くて衝撃に弱く、製造コストもプラスチックに比べると高くなります。有機-無機ハイブリッド材料は、これら両者の長所を取り込み、短所をできるだけ排除した材料であり、様々な機能材料と
しての利用が期待されています。
有機材料と無機材料のいいとこ取事り事業
有機材料と無機材料のいいとこ取りの「有機-無機ハイブリッド材料」は、例えば無機ガラスでは成形性の問題があり、有機ポリマーでは耐熱性や耐候性で問題が生じている用途（パワー半導体やLEDの封止材等）で、利用が検討されています。雨水の侵入を防ぐ封止材の新たな素材にもなり得て環境・エネルギー問題の解決につながります。当大学研究室の代表的な研究として、水や有機溶剤に可溶
な分子構造が制御された（はしご型の）シルセスキオキサ ンポリマーが挙げられ雨水の侵入を防ぐ封止材にも最適。基盤接続に半導体チップを覆うことで、光・熱・湿気・ほこり・物理的衝撃などから保護するための材料）が挙げられます。近年では
ＬＥＤの性能が向上し、発光が強くなるにつれて、光や発 熱による封止材（エポキシ樹脂など）の劣化が問題となっていますが、無機骨格をもつシルセスキオキサンのこれらを解決できる材料としての可能性を持っています。この他にも、シロキサン化合物であるシルセスキオキサ
ンの生体適合性が高いことから、医用材料の分野での展 開も期待されます。今後、さらに様々な用途に利用できる シルセスキオキサンや有機-無機ハイブリッド材料を開発
していきたいと考えています。
ご興味ありましたらお申し出ください。
会社事業方針
①.施設、建物にペロブスカイト太陽電池の付設工事請負
②.電気自動車屋根に.ペロブスカイト太陽電池を敷設
③ .ペロブスカイト太陽電池研究会主宰
④光触媒コート有機・無機ハイブリッドフイルム製品製造