ペロブスカイト太陽電池のタンデム型は薄くて軽い？シリコン型との重ね合わせの仕組みを解説

次世代の太陽電池として注目されているペロブスカイト太陽電池ですが、シリコン型太陽電池と組み合わせた「タンデム型」では、薄さや軽さはどうなるのか気になる人も多いでしょう。この記事では、ペロブスカイト太陽電池とシリコン太陽電池を重ねるタンデム構造の特徴や、薄型・軽量化の可能性について分かりやすく解説します。

ペロブスカイト太陽電池とはどのようなものか

ペロブスカイト太陽電池は、「ペロブスカイト」という特殊な結晶構造を持つ材料を使った太陽電池です。従来のシリコン型太陽電池とは異なり、薄い膜状に加工できることが大きな特徴です。

シリコン型太陽電池は、厚みのあるシリコンウェハーを使用するため、一定の強度や重量があります。一方、ペロブスカイト太陽電池は、インクのような材料を基板に塗布して作製できるため、非常に薄く柔軟な形状にできます。

例えば、建物の壁や曲面、軽量な屋根など、従来の太陽光パネルでは設置が難しかった場所への応用が期待されています。

タンデム型太陽電池の仕組み

タンデム型とは、異なる種類の太陽電池を上下に重ねて使用する方式です。一般的には、下側にシリコン太陽電池、上側にペロブスカイト太陽電池を配置する構造が研究されています。

これは、それぞれの材料が得意とする光の波長が異なるためです。ペロブスカイト層が主に高エネルギーの光を利用し、シリコン層が残った光を利用することで、単独の太陽電池より高い発電効率を目指せます。

つまり、ペロブスカイトを単純に追加するだけではなく、太陽光をより効率よく使うための工夫として重ね合わせています。

タンデム型でもペロブスカイト部分は薄く軽いのか

タンデム型ではシリコン型太陽電池が土台になるため、ペロブスカイト単体のような極端な薄さや軽さにはなりません。しかし、追加されるペロブスカイト層自体は非常に薄く、重量への影響は小さいとされています。

例えば、一般的なシリコン太陽電池パネルの上に、数百ナノメートルから数マイクロメートル程度のペロブスカイト層を形成する研究が進められています。このため、発電性能を高めながら重量増加を抑えることが可能です。

ただし、実際の製品では保護ガラスや封止材、フレームなども必要になるため、完成したパネル全体の重さはペロブスカイト層だけで決まるわけではありません。

ペロブスカイト単独型とタンデム型の違い

タンデム型は、軽さだけを追求する技術ではなく、発電効率を高めることを大きな目的としています。そのため、超軽量パネルを作る場合はペロブスカイト単独型が向いている場合があります。

一方で、既存の太陽光発電設備の性能向上を考える場合には、シリコンとのタンデム型が有力な選択肢になります。

タンデム型が普及すると太陽光発電はどう変わるのか

タンデム型太陽電池が実用化されれば、同じ面積でもより多くの電力を生み出せる可能性があります。特に土地が限られる都市部や、大量の電力を必要とする施設では大きなメリットがあります。

また、ペロブスカイト技術の発展によって、将来的には軽量なタンデムパネルや柔軟性を持った製品が登場する可能性もあります。

例えば、現在は重量の問題で太陽光パネル設置が難しい建物の屋根や壁面にも、より軽い次世代型パネルが利用できるようになることが期待されています。

まとめ｜タンデム型でもペロブスカイトは薄く軽量だが目的は高効率化

ペロブスカイト太陽電池をシリコン型と重ねるタンデム型では、ペロブスカイト層そのものは非常に薄く軽量です。ただし、完成した太陽電池全体ではシリコン基板や保護部材があるため、ペロブスカイト単独型ほどの軽さにはなりません。

タンデム型の最大の特徴は、薄さや軽さだけではなく、異なる材料を組み合わせることで発電効率を高められる点です。

今後、材料技術や製造技術が進歩すれば、高効率でありながら軽量な太陽電池が普及し、これまで設置が難しかった場所でも太陽光発電を利用できる可能性があります。