スズペロブスカイト太陽電池の性能向上機構の解明 | テクノロジー・材料 - TSUKUBA JOURNAL
次世代の太陽電池として注目されているRPスズペロブスカイト太陽電池内部の電荷の状態や動きを電子スピン共鳴技術で観測し、従来の3次元スズペロブスカイト太陽電池に比べて性能が向上する仕組みを解明しました。高効率で長寿命な太陽電池を開発する上で重要な手がかりとなる成果です。
筑波大学の丸本一弘教授たちが、次世代のエネルギー技術として注目されている「スズペロブスカイト太陽電池」の性能がどうして良くなるのか、その仕組みを明らかにしました。この研究は、未来の地球を守るエネルギー開発に大きく役立つものです。一緒にその内容を学んでみましょう。
ペロブスカイト太陽電池ってなに？
太陽の光を使って電気を作る太陽電池。ペロブスカイト太陽電池は、軽くて柔らかく、たくさん作るのが簡単な特別な太陽電池です。だから、これからのエネルギーの主役になるかもしれません。
でも、今までのペロブスカイト太陽電池には「鉛（なまり）」という環境に悪い物質が入っていて、それが問題でした。そこで、「スズ」というもっと環境に優しい物質を使った新しい太陽電池が研究されています。
スズペロブスカイト太陽電池のすごい工夫
スズは鉛より環境には優しい物質ですが、壊れやすくて電池の性能が下がることがあります。これを解決するために、「Ruddlesden-Popper（RP）スズペロブスカイト」という新しい技術が使われています。
この技術では、スズの酸化を防ぎ、壊れにくくするために「大きな分子」を加えて2層の構造を作ります。この工夫で、電池が長持ちするようになったのです。
筑波大学の研究でわかったこと
丸本教授たちは、電子スピン共鳴という技術を使って、スズペロブスカイト太陽電池の中で何が起こっているのかを詳しく調べました。その結果、次のことがわかりました：
- 光を当てないとき：電池の中で、プラスの電気がスムーズに流れる仕組みがある。
- 光を当てたとき：特別な高エネルギーの電気が動き出して、さらに効率が良くなる。
この研究のおかげで、スズペロブスカイト太陽電池がもっとすごい性能になることが期待されています。
スズペロブスカイト太陽電池ができること
スズペロブスカイト太陽電池は、その特長を活かして、いろいろな場面で活躍できそうです。
- 家の屋根や窓：軽いので、どこでも簡単に設置できます。
- スマホやタブレット：電池として組み込まれ、充電の負担が減ります。
- 車やドローン：動きながら発電して、もっと便利に。
- 宇宙：軽くて効率がいいから、人工衛星に使えるかも。
ペロブスカイト太陽電池はどんなふうに使える？
この太陽電池は、未来のいろいろな分野で使われる可能性があります。
- 住宅用太陽光発電システム：屋根や窓、壁にも設置でき、エネルギー自給が可能。
- モバイル機器：スマートフォンやタブレットなどの電力供給源として活躍。
- 電気自動車（EV）やドローン：車やドローンの表面に取り付け、走行中に発電。
- 宇宙開発：軽量で効率的な特性を活かし、人工衛星や探査機にも使用。
- 商業施設や公共インフラ：ビル全体をソーラーパネル化するなどの応用も期待されています。
地球にやさしい未来の技術
ペロブスカイト太陽電池は、私たちの生活を変える力を持っています。特に日本では、2050年までに「カーボンニュートラル」を達成するという目標があり、この技術がその手助けをしてくれるでしょう。
まとめ
- 筑波大学の丸本一弘教授たちが、スズペロブスカイト太陽電池の性能向上の仕組みを解明。
- スズを使うことで、環境に優しい太陽電池が実現。
- 新しい構造で電池の効率と耐久性がアップ。
- 家庭やモバイル機器、宇宙まで、幅広い用途で活用が期待される。
「どうして新しい技術が必要なの？」や「太陽電池が私たちの生活をどう変えるの？」について考えてみましょう。未来の地球を守るためにできることを話し合ってみると、新しい発見があるかもしれませんね！