東芝、酸化銅を用いた太陽電池で透明化に成功、世界初、発電効率22.0 %
| 政策/動向 | 再エネ | IT | モビリティ | 技術/サービス | 金融 |
一般社団法人エネルギー情報センター
東芝は、タンデム型太陽電池の実現に向けて、世界で初めて亜酸化銅を用いたセルの透明化に成功したと発表しました。透明で目立たず、限られた面積で高い発電効率を期待できる技術となります。太陽光発電事業において高い採算性の期待できる土地が少なくなる中、ニーズが高まっていくものと考えられます。
透明かつ高効率な太陽光発電、東芝が開発
これまで日本の再エネ普及を牽引してきた太陽光発電ですが、原則的に効率的な発電が期待できる土地から開発が進んでいく中、採算性の高い土地を確保していくことは今後より困難になっていくと考えられます。
そのため、今後は限られた設置面積を有効利用できる太陽光発電システムへのニーズが高まっていくものと考えられます。この点、日本においても研究開発が進められており、東芝はフィルム型のペロブスカイト太陽光発電で世界最高の変換効率10.5％を達成したと発表しています。印刷プロセスで作製できるため低コスト化が可能であり、フィルム型のため従来は設置できなかった場所で発電することが可能となります【関連記事】。
また、東北大学は透明かつフレキシブルな太陽電池の開発に成功したと発表しています。車のフロントガラスやビルの窓、携帯電話ディスプレイの表面、さらには人体の皮膚等、あらゆる場所へ太陽電池を設置することが可能なポテンシャルを持ちます【関連記事】。
その他、理化学研究所は東京大学と科学技術振興機構との共同研究グループは、衣服に貼り付け、洗濯ができる太陽光電池の開発に成功しています。ウェアラブルセンサーの電源に活用することが期待される技術となります【関連記事】。
このように、日本においては様々な団体等で研究が進められ、太陽光発電の適用範囲は今後広まっていくものと考えられます。なお、限られた面積で効率的に発電するという観点では、近年、タンデム型太陽電池への期待が高まっています。
タンデム型太陽電池は、異なる材料の太陽電池を積層した構造を持ち、高い発電効率を実現できると考えられています。一つの材料を用いた太陽電池では、スペクトルミスマッチにより、50%以上の高い変換効率は困難を極めますが、タンデム型はその問題を解決できるポテンシャルを持ちます。
こうした中、東芝は、タンデム型太陽電池の実現に向けて、世界で初めて亜酸化銅（Cu2O）を用いたセルの透明化に成功したと発表しました（図1）。透明で目立たず、限られた面積で高い発電効率を期待できる技術となります。太陽光発電事業において高い採算性の期待できる土地が少なくなる中、ニーズが高まっていくものと考えられます。
図1 透過型Cu2O太陽電池（小型セル：サイズ25mm角） 出典：東芝
地球上に豊富に存在する銅の酸化物（Cu2O）を利用
現在タンデム型としてはガリウムヒ素半導体などを用いた太陽電池が製品化されており、市販の結晶Si太陽電池と比べて1.5倍から2倍高い30%台の発電効率が報告されています。一方で、結晶Si単体の太陽電池と比べて製造コストが数百倍～数千倍と高いことが課題となっています。
そこで東芝は、低コストなタンデム太陽電池のトップセル用に、世界初の透過型Cu2O太陽電池を開発しました。Cu2Oは、地球上に豊富に存在する銅の酸化物で低コスト化が見込めるほか、高効率な発電も期待できます。
Cu2Oは酸化銅(CuO)や銅(Cu)といった不純物相が生成しやすく、かつ混ざり合いやすい性質があります。しかし東芝は、Cu2Oの薄膜を形成するプロセスにおいて、酸素の量を精密制御する独自の成膜法を適用し薄膜内部でのCuOやCuの発生を抑えることで、Cu2Oの透明化を実現しました。これにより、波長が600nm以上の長波長光を約80%透過することができます。
また、結晶Ｓｉとは異なる波長域の光を吸収して発電するため、結晶Ｓｉの発電が殆ど阻害されない特徴があります。透過型Cu2O太陽電池をトップセルに用い、現在広く普及している結晶シリコン（Si）太陽電池をボトムセルに用いることで、長波長光で高効率に発電しています。全体として、短波長から長波長まで幅広い波長の光をエネルギーに変換できるので、低コストで高効率なタンデム型太陽電池の実現が可能となります（図2）。
なお、東芝は、今回の技術を用いたプロトタイプにて実験を行っており、ボトムセルに用いた結晶Si太陽電池が、単体で発電させた場合の約8割の高出力を維持して発電することを確認しています。
プロトタイプのタンデム太陽電池の効率は、トップセル効率の4.4 %とボトムセル効率の17.6 %の合計値であり，初期目標効率である20%を超える22.0 %という良好な結果が得られています。
この続きを読むには会員登録（無料）が必要です。
無料会員になると閲覧することができる情報はこちらです
執筆者情報
一般社団法人エネルギー情報センター
EICは、①エネルギーに関する正しい情報を客観的にわかりやすく広くつたえること②ICTとエネルギーを融合させた新たなビジネスを創造すること、に関わる活動を通じて、安定したエネルギーの供給の一助になることを目的として設立された新電力ネットの運営団体。
| 企業・団体名 | 一般社団法人エネルギー情報センター |
|---|---|
| 所在地 | 東京都新宿区新宿２丁目９−２２ 多摩川新宿ビル3F |
| 電話番号 | 03-6411-0859 |
| 会社ＨＰ | http://eic-jp.org/ |
| サービス・メディア等 | https://www.facebook.com/eicjp
https://twitter.com/EICNET |
関連する記事はこちら
一般社団法人エネルギー情報センター
2025年10月29日
前編では、ペロブスカイト太陽電池の特性と政策的背景、そして中国・欧州を中心とした世界動向を整理しました。 中編となる今回は、社会実装の要となる耐久性・封止・量産プロセスを中心に、産業戦略の現在地を掘り下げます。ペロブスカイト太陽電池が“都市インフラとしての電源”へ進化するために、どのような技術と制度基盤が求められているのかを整理します。特に日本が得意とする材料科学と製造装置技術の融合が、世界的な量産競争の中でどのように差別化を生み出しているのかを探ります。
一般社団法人エネルギー情報センター
2025年10月27日
中小企業が入れるRE100/CDP/SBTの互換ともいえるエコアクション21、GHGプロトコルに準じた「アドバンスト」を策定
GHGプロトコルに準じた「エコアクション21アドバンスト」が2026年度から開始される見込みです。アドバンストを利用する企業は電力会社の排出係数も加味して環境経営を推進しやすくなるほか、各電力会社側にとっても、環境配慮の経営やプランのマーケティングの幅が広がることが期待されます。
一般社団法人エネルギー情報センター
2025年10月18日
日本発！次世代ペロブスカイト太陽電池：フレキシブル発電が都市を変える 【第1回】背景と技術概要 — 何が新しいか／政策・投資の全体像／海外動向との比較
本記事は、2024年公開の「ペロブスカイト太陽電池の特徴とメリット」「ペロブスカイト太陽電池の課題解決と今後の展望」に続く新シリーズです。 耐久性や鉛処理、効率安定化といった技術課題を克服し、いよいよ実装段階に入ったペロブスカイト太陽電池。その社会的インパクトと都市エネルギーへの応用を、全3回にわたって取り上げます。
一般社団法人エネルギー情報センター
2025年10月17日
非化石証書(再エネ価値等)の下限/上限価格が引き上げ方向、脱炭素経営・RE100加盟の費用対効果は単価確定後に検証可能となる見込み
9月30日の国の委員会で、非化石証書の下限/上限価格の引き上げについて検討が行われています。脱炭素経営の推進を今後検討している企業等は、引き上げ額が確定した後にコスト検証を実施することが推奨されます。また本記事では、非化石証書の価格形成について内容を見ていきます。
一般社団法人エネルギー情報センター
2025年09月29日
【第3回】電力小売に導入が検討される「中長期調達義務」とは ——料金・市場構造・投資への影響と導入後の論点—
第1回では制度導入の背景を整理し、第2回では設計の仕組みと現場課題を取り上げました。最終回となる本稿では、中長期調達義務が導入された場合に、料金や市場構造、投資意欲にどのような影響が及ぶのかを展望します。
制度の目的は電力の安定供給を強化し、価格急騰のリスクを抑えることにあります。ただし、調達コストの前倒し負担や市場流動性の低下といった副作用も想定されます。今後は、容量市場や需給調整市場との整合性、データ連携による透明性、新規参入環境の整備といった論点への対応が、制度の実効性を左右することになります。
