窓に使う透明な太陽光発電材料は、大型の屋上太陽光発電設備と同程度のエネルギーを集められる可能性があると、研究者らは述べています。
「高い透明性を持つ太陽電池は、新たな太陽光発電の用途における未来の潮流です……」
新たな論文の著者らは、こうした高透明性の太陽光発電の用途を屋上設備と併せて広く普及させれば、米国の電力需要をほぼ賄い、化石燃料の使用を大幅に減らせる可能性があると論じています。
「高い透明性を持つ太陽電池は、新たな太陽光発電の用途における未来の潮流です」と、ミシガン州立大学で化学工学・材料科学の准教授を務めるリチャード・ラント氏は述べています。「私たちはその可能性を分析し、目に見えない光だけを取り込むことで、これらの装置が屋上太陽光発電と同程度の発電能力を実現するとともに、建物、自動車、モバイル電子機器の効率を高める付加機能も提供できることを示しました。」
ラント氏らは、窓に設置すると視界を妨げずに太陽エネルギーを生み出す、透明な発光型太陽光集光器の開発を先駆けて進めました。薄くプラスチックのようなこの素材は、建物や車の窓、携帯電話など、透明な表面を持つ機器に使用できます。
この太陽光発電システムは、ラント氏と研究チームが開発した有機分子を使って、太陽光の目に見えない波長を吸収します。研究者らはこの素材を「調整」し、紫外線と近赤外線の波長だけを取り込ませ、それらのエネルギーを電気に変換できます。
世界のエネルギー消費を化石燃料から転換するには、このような革新的で費用対効果の高い再生可能エネルギー技術が必要です。米国と世界全体では、電力需要のうち太陽光発電で賄われているのは約1.5％にすぎません。
ただし、電力供給の総合的な可能性について、著者らは米国に推定50億～70億平方メートルのガラス面があると指摘しています。これほど多くのガラス面を活用すれば、透明太陽光発電技術は米国のエネルギー需要の約40％を供給できる可能性があり、これは屋上太陽光発電設備とほぼ同等の可能性です。
「両方の技術を相補的に導入すれば、エネルギー貯蔵も改善することで、需要のほぼ100％を賄える可能性があります」とラント氏は述べています。
ラント氏によると、高透明性の太陽光発電の効率は現在5％を超えている一方、従来の太陽光パネルの効率は通常約15～18％です。透明太陽光発電技術は、太陽エネルギーを電気に変換する効率で不透明な従来型に勝ることはありませんが、その効率に近づくことはでき、さらに広い面積を覆える可能性があると同氏は述べています。
ラント氏は、透明太陽光発電技術は現時点で、現実的に見込める総合的な可能性の約3分の1にとどまると付け加えています。
「私たちはそこを目指して取り組んでいます」と同氏は述べています。「従来の太陽光発電の用途は50年以上にわたって積極的に研究されてきましたが、こうした高透明性の太陽電池に取り組み始めてからは、まだ約5年です。最終的にこの技術は、これまで利用が難しかった小規模・大規模な表面への太陽光発電の普及を、低コストで実現する有望な道筋となります。」
研究者らは研究成果を学術誌『Nature Energy』に発表しました。
この研究は、米国科学財団と米国教育省の資金提供を受けました。
ラント氏の共著者は、ミシガン州立大学とUbiquitous Energy Inc.の関係者です。同社は透明太陽光発電技術の商業化を目指し、ラント氏がバー氏と共同創業しました。
