再生可能エネルギーの注目にともない、太陽光発電導入が急速に進んでいます。

現在、太陽電池のほとんどを占めているのは「シリコン系太陽電池」です。しかし、より柔軟性の高い設備として「ペロブスカイト太陽電池」の開発・導入が進んでいます。

このコラムでは、ペロブスカイト太陽電池の特徴やメリット、そして今後の展開や課題について詳しく解説します。太陽光発電の知識を深めたい方は、ぜひ参考にしてください。

ペロブスカイト太陽電池とは？

「太陽光発電」と聞いて多くの方が思い浮かべるのは、黒い大型パネルが住宅屋根や広い土地にたくさん設置されている風景でしょう。

これらのほとんどは「シリコン系太陽電池」を使用しています。太陽電池分野のうち、現在シェア95％を占めているのがシリコン系太陽電池です。

しかし近年では、シリコン系太陽電池に代わる次世代の太陽電池として「ペロブスカイト太陽電池」が登場しました。ここでは、ペロブスカイト太陽電池の特徴を詳しく見ていきましょう。

ペロブスカイト太陽電池の概要

ペロブスカイト太陽電池の研究は、日本で2009年頃に始まりました。現在では日本にとどまらず、世界各国の企業や機関で研究が進められています。

「ペロブスカイト」とは、下の画像のような結晶構造のことです。ペロブスカイト太陽電池は発電層にこの構造を用いて、電気を作り出します。

ペロブスカイト太陽電池は、従来の太陽電池と比べて軽量で柔軟性があり、コストも抑えられるなど、さまざまなメリットがあります。

ペロブスカイト太陽電池のタイプと活用法

ペロブスカイト太陽電池を用いた製品は、「屋内・小型」「軽量・フレキシブル型」「超高効率型」の3つに分けることができます。

屋内・小型タイプは、IoTデバイスなど比較的小型な機器類に取り付けられるタイプです。ペロブスカイト太陽電池は耐久性の弱さが課題となっていますが、このタイプであれば耐久性はそれほど問題になりません。

そのため、ペロブスカイト太陽電池の実用化が最初に進む領域は屋内・小型タイプといわれています。

軽量・フレキシブル型タイプは、ビルの壁面や耐荷重の小さい屋根などに設置可能です。従来の太陽電池を設置できなかった場所でも導入できるため、需要が増えると見込まれています。

超高効率型は、設置面積が狭くても効率よく発電できるタイプです。交通や航空など、高いエネルギー密度が求められる領域での普及が期待されています。ただし、このタイプはコストの高さや量産化の難しさなどが課題となっています。

ペロブスカイト太陽電池のメリット

ペロブスカイト太陽電池は、従来の太陽電池と比べて多くのメリットがあり、近年注目を集めています。そのメリットを一つずつ見ていきましょう。

軽量で柔軟性が高い

従来のシリコン系太陽電池は重くて厚みがあるため、設置場所が限られています。

一方で、ペロブスカイト太陽電池は、小さな結晶の集合体が膜を形成した構造になっており、軽くて薄く、折り曲げることも可能です。そのため、建物の窓や外壁、自動車、小さな機器、ドローンなどさまざまな場所に設置することができます。

2025年4月に開幕した大阪・関西万博では、万博会場内にあるバス停に250mにわたってペロブスカイト太陽電池が設置されました。パネルの大きさは縦2m×横1mで、合計257枚が設置されています。ここまで大規模にペロブスカイト太陽電池を運用する例は日本初です。

※参考：日経XTECH「万博に国内最大「ペロブスカイト太陽電池」施設、バス停屋根250mに積水化学が設置」

製造コストが安い

ペロブスカイト太陽電池は、材料をフィルムなどに塗布・印刷して製造されます。

シリコン系太陽電池と比べて、使う材料の量や製造工程が少ないため、低コストで大量生産しやすいのです。

ペロブスカイト太陽電池の大量生産が各社で始まれば、現在より圧倒的に家庭での太陽光発電の導入が進むでしょう。

材料を国内で確保できる

ペロブスカイト太陽電池の主な材料はヨウ素です。日本はヨウ素の生産が盛んで、世界シェアの約30％（チリに次いで世界第2位）を占めています。国内のヨウ素の約80％は千葉県で生産され、新潟県、宮崎県と続きます。

そのため、ペロブスカイト太陽電池の材料は国内で簡単に調達可能です。海外からの輸入に頼らないため、経済安全保障の面でも安心感が大きいでしょう。

ペロブスカイト太陽電池の課題と見通し

ペロブスカイト太陽電池には多くのメリットがある一方、実用化に向けた課題も残っています。ここでは、ペロブスカイト太陽電池が抱える課題と今後の展望をご紹介します。

ペロブスカイト太陽電池の抱える課題

ペロブスカイト太陽電池は以下のような課題を抱えており、まだ本格的に実用化されていません。

現状のところ、広い面積でペロブスカイト太陽電池の膜を均一に形成することは難しいとされています。そのため、シリコン系太陽電池と比べて大規模な運用が難しいのです。

また、シリコン系太陽電池の寿命が20年程度であるのに対し、現在のペロブスカイト太陽電池の寿命は5～10年程度です。特に屋外で使用する場合は、耐久性を高める必要があります。

さらに、シリコン系太陽電池のエネルギー変換効率は最高で26％程度を達成していますが、ペロブスカイト太陽電池は20％程度です。エネルギー変換効率もまだ改善の余地があります。

ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて

現在、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて、日本のみならず世界各国で研究・開発が進められています。中国やイギリス、ポーランドなどでも開発が進んでおり、この領域の競争は激化しています。

日本政府は、2030年にペロブスカイト太陽電池を社会実装することを目指して「次世代型太陽電池の開発プロジェクト」を立ち上げました。

この政府の支援を通じて、数多くの企業がペロブスカイト太陽電池の研究を進めています。「G7広島サミット2023」の会場では、積水化学工業株式会社が開発したフィルム型ペロブスカイト太陽電池が展示されました。

まとめ

従来のシリコン系太陽電池と比べて軽量で柔軟性があり、低コストで製造できるのがペロブスカイト太陽電池です。狭い場所や耐荷重の小さい場所にも設置できる「次世代の太陽電池」として期待されています。

一方で、広い面積に設置しにくい、耐久性が低いといった課題も残っています。しかし、実用化に向けて研究が進んでおり、ペロブスカイト太陽電池が普及する未来は遠くないかもしれません。今後の動向に注目しましょう。