透明なソーラーパネルの作成に成功!「窓が発電装置」になる

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透明ソーラーパネルの例 / credit: UbiQd
reference: umich

「エネルギーを使用する代わりに、建物全体が動力源として機能する自家発電ビル」は、私たちの頭の中だけに存在する未来都市でした。

しかし、こうしたビルが建てられる日もそう遠くはありません。

米国ミシガン大学電子材料工学部のスティーブン・フォレスト氏らが9月1日、『PNAS』誌で発表した研究によると、窓用の透明なソーラーパネルの開発に成功したとのことです。

新しい太陽電池は、43.3%の透明度(英: transparency)かつ8.1%の電力変換効率をもっており、発電する窓としての利用が期待されています。

建物の窓と従来のソーラーパネル

Credit:depositphotos

高層ビルには非常にたくさんの窓ガラスが利用されています。そしてこれらの窓ガラスには通常、光を反射・吸収するコーティングが施されており、建物内に眩しい光や過剰な熱が入ってこないよう設計されているのです。

窓のテクノロジーはとても有用ですが、研究者チームはそれによって「捨てられている光エネルギー」を建物の電力供給に利用できないかと考えました。

そのための有効手段となるのは、現在世界中で活用されている「ソーラーパネル」でしょう。

しかし、ソーラーパネルを窓として利用するには問題がありました。なぜなら、現在一般的かつ最も電力変換効率の高いシリコン系ソーラーパネルは透明ではないからです

私たちがよく目にする住宅用ソーラーパネルのほとんどがシリコン系であり、その電力変換効率は13~20%と高効率ですが、窓には使用できません。

そこで研究者たちは、シリコン系ではなく有機系(炭素ベース)を利用したソーラーパネルに注目しました。

Credit:University of Michigan

素材を変えることで、透明かつ高効率なソーラーパネルの開発に成功したのです。

透明な太陽電池は窓に利用できる

ソーラーパネルを通して見た風景1 / Credit:University of Michigan

開発された有機系ソーラーパネルは43.3%の透明度を達成できました

さらにその電力変換効率は8.1%とのこと。従来のシリコン系ソーラーパネルほどではありませんが、それでも十分高い数値であり、薄型のシリコン系ソーラーパネルに匹敵する効率です。

セルはわずかに緑がかっており、サングラスや車の窓のグレーに近い色をしているそうです。

また透明度と電力変換効率を向上させた別バージョンも開発されており、こちらのバージョンは電力変換効率10.8%かつ透明度45.8%でした。

ソーラーパネルを通して見た風景2 / Credit:University of Michigan

しかしこちらはさらに青緑がかった色をしており、一部の窓には採用できないかもしれません。

フォレスト氏によると、この新しい透明ソーラーパネルは2重窓ガラスの間に設置できるとのこと。

また太陽光線がセルに直角で当たる時に、ソーラーパネルを通過する光量は最大になります。建物の位置や緯度に合わせてカスタマイズすることで、より効率的なエネルギー回収が可能になるでしょう。

今後も研究チームは透明ソーラーパネルの効率とセル寿命を向上させていく予定です。

Credit:University of Michigan

このように「建物全体で発電する建物」の構想は着実に前進しています。将来には、屋上に従来のソーラーパネル、側面の窓に透明ソーラーパネルが設置された自家発電型高層ビルが登場するかもしれませんね。

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