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太陽電池






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太陽光線



太陽電池
日本発の新太陽電池・・・ペロブスカイト太陽電池
  • 米科学誌「サイエンス」が2013年の重大な研究テーマに選んだ。
  • 開発した宮坂力・桐蔭横浜大学教授は、大気中で作成する手法にもかかわらず、発電効率を10%まで伸ばすことに成功。
  • シリコン太陽電池とのハイブリッド型にすれば30%を超す可能性もあるという、
  • ペロブスカイト太陽電池は、鉛などの金属と有機物からなる結晶構造の薄膜を発電部に使う。
  • 製法が簡単なだけでなく、原理も安価。
  • 結晶の原料はインクよりも安い。






太陽電池の新原理
  • 2014年、京都大学の金光義彦教授らは豊田工業大学と共同で、現在より発電効率の高い太陽電池を実現するための基礎原理を発見した。
  • これまでは十分に電気に変えられなかった近赤外線を有効に使えるようになる。
  • 成果はサイエンティフィック・リポーツ(電子版)に掲載。
  • 「ナノ構造中間バンド型」と呼ぶ太陽電池は理論上の発電効率が約60%と通常の2倍に達する。
  • ただ作るのが難しく、理論通りの効率を発揮できていなかった。
  • 金光教授らはガリウムやヒ素を使ってこの電池を試作し、3種類のレーザーを当てて実験した。
  • 電池内部の「量子ドット」と呼ぶピラミッド型の結晶と皿形の結晶が一定以上離れていると、波長が800〜1500ナノbの近赤外線を効率的に電気を変えることが分かった。
  • 2種類の結晶を話して配置する技術を開発すれば近赤外線を就航に電気に変えられ、太陽電池の発電効率を高められる。






蓄電池
レドックス・フロー
電池
リチウムイオン
電池
ナトリウム
電池
溶液に電気をためる 充放電時にプラスとマイナスの電極でリチウムをやりとりする 充放電時にプラスとマイナスの電極でナトリウムをやりとりする
  1. 燃えない
  2. 用量はタンクの量で決まる
  3. ほおって置いても電気が無くならない
  4. タンクやポンプからなり、繰り返し使える
  5. 100%充放電できる
  6. 小型化が難しい
  1. 小型化できる
  2. 最大出力をすぐに出せる
  3. 容量あたり高コスト
  4. 100%充放電は危険
  1. 容量あたりの価格が最も安い
  2. 大容量が得意。
  3. 100%充放電できる
  4. 動作温度が300℃以上





住友電工のレドックス・フロー
  • 1974年にNASAが基本原理を発表
  • 電気をためる溶液はレアメタルのバナジウムが溶けたものを使う。
  • 充電時、バナジウムの溶けた水溶液に電池のプラスとマイナスにあたる2種類の電極をつける。
  • ためておきたい電気を流すと、バナジウムが電気を受け取り、プラスの電気を帯びた水溶液とマイナスの電気をおびた水溶液ができる。
  • この電気を帯びた2種類の水溶液をそれぞれ別のタンクにためておく。
  • 電気を使うときは2種類の水溶液をポンプで電極に送り、電気を取り出す。
  • 一度に電気を放出できる量あ(出力)は電極の数で決まる。
  • 電気をためる量はタンクの容量で決まる。


シリコン不要
  • 2008年、東京工業大学と龍谷大学のグループが、割高なシリコンを使わない金属化合物系太陽電池を低コストで生産する基盤技術を開発した。真空を保つ高価な製造装置が不要

塗るだけ
  • 2012年、米ノートルダム大学のチームは、導電性材料に塗るだけで発電できる「太陽電池ペンキ」を開発した。発電効率は1%程度と低いが、量産しやすく使いやすい。
    二酸化チタンの数ナノbの微粒子をセレン化カドミウムなどで覆い、量子ドットと呼ぶ構造を作った。この粒子を、水とアルコールの液体に混ぜてペンキ状にした。
    導電性材料に塗り光を当てると発電できた。







真っ暗な室内でも発電
  • 2014年、研究開発ベンチャーの国際先端技術総合研究所(東京港区)は、真っ暗な室内でも発電する太陽電池を開発した。
    目には見えない赤外線を利用し消費電力が少ない発光ダイオード(LED)ランプが点灯する。
    早稲田大学の逢坂哲弥教授らが強力。
    開発した太陽電池は「色素増感型」というタイプ。色素が光を吸収して発電する。
    水晶の小さな粒子を電極の表面に貼り付けたフィルム状の太陽電池を作り、目に見えないAH帳の赤外光を水晶が吸収して色素に伝え、電気に変換できる様にした。
    色素増感型は可視光から電気を得る性能は、シリコン系より劣るが、赤外光の変換率はシリコン系より高い。





発電変化を1/1兆秒で観察
  • 2015年、SCREENホールディングスと大阪大学は、太陽電池の瞬間的な発電状態を画像化する装置を完成させた。
  • 太陽電池にレーザー光を照射し、反射した電磁波「テラヘルツ波 」を専用の顕微鏡で計測する。











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