太陽光発電・太陽電池

太陽光発電は、原子レベルで光を電気に変換する技術です。光電効果によって、ある種の半導体材料は太陽光（フォトン）を吸収して電子を放出します。太陽電池は可視光だけでなく、太陽光からの広範囲の波長域の光を吸収し、太陽放射エネルギーを有用なエネルギーに変換します。安全かつ持続性可能で効率的なエネルギー源として、太陽光発電および太陽電池システムは、電気自動車（EV）、ソーラールーフから揚水ポンプ、海水の淡水化システムまで、さまざまな機器におけるネットワーク発電または単独発電で使用されています。  

太陽電池は、pn接合として半導体材料層を利用し、フォトンとしての光エネルギーを電流（電子）に変換します。このpn接合とは、p型半導体（電子受容体）とn型半導体（電子供与体）の界面です。フォトンがn型半導体に吸収されると、電子が取り除かれ、自由電子と電子正孔のペアが生成します。負に帯電した電子はp型材料に、正に帯電した正孔はn型材料に引きつけられます。完成した回路が電極に接続されると、自由電子は回路内を移動して電流および電圧を発生し、最終的にp型材料に戻って電子-正孔と再結合します。

太陽光発電システムの効率は、発電セル技術の種類と、用いる半導体材料の種類によって異なります。初期の太陽電池は、無機系の多結晶や単結晶材料で構成されていました。近年太陽電池の技術が大きく進歩したのは、有機エレクトロニクスや有機材料の著しい進歩によるものです。

有機太陽電池は軽量かつフレキシブルであり、インジウムスズ酸化物（ITO）やフッ素ドープ酸化スズ（FTO）などの透明導電体上に、低温溶液プロセスにより高性能ポリマードナー、フラーレン、非フラーレンアクセプター（NFA：non-fullerene acceptor）などを積層し、低コストで製造できます。有機ホール輸送材料（HTM：hole-transport material）は、高性能ペロブスカイト太陽電池の実現を可能にし、太陽エネルギーをより効率的に利用するための新たな方法となっています。

ペロブスカイト太陽電池では、通常、光活性層として無機有機ハイブリッド材料を使用します。ペロブスカイト太陽電池は、変換効率が高く、低コストで製造が容易なため、最も急速に発展している太陽電池技術です。特に、ハロゲン化鉛ペロブスカイトは最も高い変換効率を示し、大規模製造に向けた開発が進められています。 

関連技術資料

• 金属有機構造体（HKUST-1およびZIF-8）
  Basolite C300とZ1200についてその特性をご紹介します。
• 色素増感太陽電池用ルテニウム色素
  Greatcell Solar Materials（旧Dysol）社製の色素増感太陽電池用ルテニウム色素（N749 Black Dye、N-3、N-719、Z-907、K19など）を販売しております。
• ペロブスカイト型金属酸化物ナノ構造体
  強誘電性や圧電性、常誘電性などの物理的特性を示すペロブスカイト型金属酸化物のナノ構造と物性の関係に関する知見を紹介します。
• ペロブスカイトおよびPbS量子ドットとその応用
  オプトエレクトロニクスや太陽電池への応用が期待されている、非カドミウム系量子ドット（ペロブスカイトおよびPbS）についてご紹介します。
• すべて表示 (79)

関連プロトコル

• すべて表示 (0)

技術資料・プロトコールの検索

キーワードを入力