「透明な太陽電池フィルム」を貼って、窓やスマホ画面で発電できる未来

窓ガラスに貼っても光を遮らず、それでも太陽光で発電する。そんなフィルムをミシガン州立大学の化学エンジニアのチームが開発した。

可視光線を通しながら太陽光のエネルギーを集めるこのフィルムが実用化されると、将来の建物は、その全体がエネルギーを生産するパネルで覆われることになるかもしれない。

「われわれは、光に反応する層そのものを透明にするという考え方を採った」と、ミシガン州立大学で化学エンジニアリングと材料科学を教えるリチャード・ルント助教授は述べた。

透明なソーラーパネルを開発する試みは、これまでもたびたび行われてきたが、問題になるのは太陽光からエネルギーを取り出す効率だった。つまり、発生するエネルギー量があまりにも少ないため、その技術の開発に価値が見出せなかったのだ。

ミシガン州立大学のチームは、発光性の有機塩の特性を操作して、近赤外線エネルギーを吸収できるようにすれば、この問題を回避できると考えた。近赤外線エネルギーによって有機塩を発光させ、その光を樹脂コーティングに沿って辺縁部のパネルへ導き、そこに細い帯状に貼り付けた通常の太陽電池で電気エネルギーに変換するという仕組みだ。

ルント助教授によると、「こうした素材は、紫外線と近赤外線の波長だけを選択的に吸収し、赤外線領域における別の波長で“光る”ように調整できる。可視光を吸収したり、その波長域の光を発したりしないので、人間の目にはこれまでよりもずっと透過率が高く見える」と言う。

ただ、その変換効率は、まだあまり高くない。現在これに最も近い、色のついた薄膜型太陽電池の変換効率は7％。不透明な太陽電池の効率は最高で12％に達する。これに対して、ミシガン州立大学のフィルムの効率はわずか1％だが、将来的には5％を目指すという。

それでも、この技術が開く新たな可能性を考慮すれば、開発を進める価値はあるとチームは考えている。このフィルムは何にでも貼ることができ、タブレット、スマートフォン、電子ブックリーダーなどを太陽電池を電源とするデヴァイスに変えていく可能性があるからだ。

ドイツの太陽電池メーカーHeliatek社は、2014年3月に、光の透過率が40％、変換効率が7％という有機薄膜型太陽電池を公開した。これも、光を選択的に吸収するように、人工的に調整されたオリゴマー（比較的少数のモノマーが結合した重合体）を用いてつくられたものだ。

また、シンガポールの南洋理工大学の研究チームは、タッチスクリーンとしても機能するという、新しい種類の太陽電池用素材を発表している。

TEXT BY LIAT CLARK

TRANSLATION BY KENJI MIZUGAKI/GALILEO