どこでも太陽光発電：軽量有機電池は屋根を超えて目指しています。

TOKYO – シリコンベースの太陽電池のための薄くて柔軟な代替品が大量に生産される予定であり、屋内スマートデバイスに電力を供給するなど、再生可能エネルギーをより多く使用します。

有機太陽電池は、プラスチックシートや他の曲げ可能な基板に太陽電池材料を印刷することによって作成されます。 製造業者は、シリコンベースの太陽電池を作るためのコストが半分で、100倍軽いと予想しています。

有機太陽電池は、シリコン電池と異なり、室内で使用しても変換効率が低下しない。 企業は、スマートスピーカー、リモコン、センサー用の電源を開発するという利点に焦点を当てています。

この分野で主張する会社の中には、早ければ今年から有機太陽電池の量産を始めるドイツのスタートアップヘリアテック（Heliatek）がある。 日本のリコは2023年から小規模に生産する計画だ。

有機細胞の実用的なバージョンは2010年代に登場しました。 しかし、光を電気に変換する効率は、実験環境で約10％に最高で、これはシリコン電池の半分のレベルです。 これにより、一部のウェアラブルデバイスなどの低電力アプリケーションでの使用が制限されました。

以後、素材の改善に支えられ、メーカーは量産準備を終えたという。 Heliatekは、約600,000平方メートルの年間生産量を目指しており、2023年と2024年に生産を拡大する可能性があります。 最大生産能力は年間110万平方メートルです。

Heliatekで作られた柔軟な有機太陽電池シートはドイツの建物を包みます。 （写真提供＝ヘリアテック）

ドイツのスタートアップは、コンクリートのドーム屋根、金属とガラス、そして重いシリコンベースのパネルを支えられない他の表面を覆うシートを構想しています。

有機太陽電池の変換効率は約10％であるが、20年間使用できる。 昨年からシリコンセルより高い価格で試験販売を開始した。 同社は、大量生産がコストを半分に減らす可能性があると述べています。

有機電池１㎡当たりの重量は２ｋｇも満たされないが、来年は１ｋｇ未満で重量をさらに減らす予定だ。

Heliatekは有機電池を生産する唯一の会社ではありません。 ブラジルのスタートアップであるSunewは、これまで車の屋上やその他の用途に10,000平方メートル以上の有機太陽電池を製造してきました。 同社は電気自動車を潜在的なアプリケーションとして見ています。

有機太陽電池の先駆者であるスウェーデンのEpishineは、12月に小型太陽熱収穫モジュールを市場に投入しました。 変換効率は13％、寿命は約10年です。 このスタートアップは、モジュールが温度と湿度の制御、カードリーダー、火災警報に使用できると言います。

リコは小さく始めます。 日本電子会社は来年会計年度に100平方メートルの有機太陽電池を生産する計画です。 これは約50,000個の小型スマートデバイスに電力を供給するのに十分です。

Ricohによると、太陽電池は、ウェアラブル、トンネル、橋の安全性を監視するセンサーに使用できます。 同社は2030年に生産量を数万平方メートルに増やす計画です。

日本の九州大学の有機半導体をリコの材料技術と結合してプロトタイプを作った。 配送は昨年から試験的に行われています。

Ricohの有機太陽電池は、屋外で約10％の変換効率を持っています。 Ricohの関係者は、「屋内照明では性能が低下しません。

有機太陽電池は印刷技術を使用して作ることができる。 Ricoh氏は、大量生産がシリコン太陽電池の生産コストを半分に削減できると述べている。

フランスのスタートアップ・ドラキュラ・テクノロジーズ（Dracula Technologies）が高価な希土類金属を使用しないフィルム型有機太陽電池を開発している。 量産は2024年から始まる予定だ。

2020年、Dracula Technologiesは資本支出のために個人投資家から240万ユーロ（257万ドル）を募金しました。 変換効率は屋外で最大13％まで実行され、セルは約10年間続きます。 このスタートアップは、薄い有機太陽電池のグローバル標準を確立しているようです。

国際エネルギー機関（International Energy Agency）の推定によると、設置された太陽電池容量は2050年に世界的に14テラワットに達することができ、これは2020年現在設置されている739ギガワットの約20倍です。 IEAは、太陽エネルギーが世紀半ばに全体の発電量の33％を占めると予測しました。

分析会社MarketsandMarketsによると、スマートセンサーの世界市場は2026年に296億ドルに達すると予想され、2021年より3.5倍成長すると予測しました。 成長はスマートデバイスとウェアラブルによって促進されます。

多くのスマートデバイスは、1〜2年ごとに交換する必要がある使い捨てバッテリーで駆動されます。 シリコン太陽電池は屋内ではそれほど効率的ではありませんが、新しい低コスト、効率的で軽量の代替品であるペロブスカイト太陽電池は1〜2年間しか持続しません。

有機太陽電池は多様な色で生産することができ、室内家具と合わせて演出できる。 また、環境を汚染する鉛やその他の物質は含まれません。

様々なタイプの太陽電池が市場に発売され、競争が激化している。 研究会社富士 Keizai によると、有機太陽電池の世界市場は、2021 年から 2035 年までに 5 倍成長し、5 億ドル以上に成長するという。

企業は、改善の可能性を考えると、有機太陽電池に対する高い期待を持っています。 潜在的な物質の数は数十万個に達すると推定されていますが、ペロブスカイト電池はほんの数です。

この分野の研究に参加している日本の名古屋大学のYutaka Matsuo教授は、「革新的な物質が見つかれば、コストと変換効率の面で劇的な改善が見られるだろう」と述べました。