雨天でも発電できる太陽光発電、雨滴の動きからエネルギーを生成

2018年03月20日

一般社団法人エネルギー情報センター

新電力ネット運営事務局

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アメリカ化学会(ACS)が2月に発行した学術誌「ACS Nano」に、太陽光と雨滴からエネルギー収穫する太陽電池の論文が掲載されました。雨滴による摩擦から電力を生成することで、太陽光発電が不得手とする雨天時であっても発電量を確保することが可能となります。

雨滴の摩擦で電気を生み出す太陽光発電

近年、太陽光発電に関する技術は大きく進歩していますが、雨天で劇的に性能が低下する特性はいまだ大きな課題です。経済産業省の「北海道住宅用太陽光発電導入ガイドブック」によると、太陽電池の発電量について、曇りでは晴天の1/2~1/10、雨天では1/5~1/20と大きく下がることが示されています。

こうした中、中国のSoochow Universityの研究グループは、雨天でも発電できる太陽光発電を開発しました。雨滴による摩擦を利用したナノ発電素子(TENG)に、太陽電池セルを統合することで、天候の変動に強い太陽光発電が実現します。

最大短絡電流は33nA、最大解放電圧は2.14V

研究グループは、太陽光と雨滴の両方から発電するため、太陽電池と摩擦発電(TENG)を統合したエネルギー収穫構造を構築しました。TENG素子は、PEDOT:PSS層の上に刷り込み形成するジメチルポリシロキサン(PDMS)で構成されます(図1)。

PEDOT:PSSは、ヘテロ接合シリコン太陽電池とTENGの電極として作用します。加えて、光の反射を低減する効果を持つため、短絡電流密度が増大し、発電量の増加に寄与します。PDMSについては、水滴との接触面積を増加させることで、TENGの出力向上に成功しています。これらの工夫から、最大短絡電流は33nA、最大解放電圧は2.14Vといった数値を実現しています。

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