ソSリhュoーw

シCaョsンevol.

最近よく耳にする注目の新技術、今後さまざまな製品に搭載される進化系の技術、その仕組みと最新の応用事例を紹介する。

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金子浩美 株式会社 FIS

高効率化と低価格化で 2007 年にはさまざまなモノの中へ賞したアンリ・ベクレルの父であるエドモンド・ベクレルであり、1839 年のことで太陽電池あった。ベクレルによる光起電力効果の発見の際には、電解液に浸した一対の金属電極板が使用され、まだ、太陽電池には遠い姿であった。そして、1883 年には、アダムスとデイがセレンを材料にして固体による光起電力効果を発見した。そして、現在の太陽電池（シリコン太陽電池）の原型は、1954 年にベル研究所のシャピン、ピアソン、フラーらにより発明された。最初の実用化は、1958 年で、アメリカの通信衛星バンガードⅠに通信用電源として搭載された。
太陽電池は、使用する主材料から、シリコン太陽電池と化合物太陽電池、色素増感太陽電池に大別することができる（図 1）。なお、シリコン太陽電池と化合物太陽電池を総称して半導体太陽電池と呼ぶ。現在は、シリコン太陽電池が主流
京セラ d.Blue セルで、太陽電池生産量全体の 90 ％近くがシリコン太陽電池であるという。

太陽の輝きは決して永遠でなく、すで入っているが、乾電池や充電池のようなシリコン太陽電池は、少量のヒ素を混に寿命の約半分が過ぎていると言うが、化学電池ではなく、物理電池に分類されぜたシリコンによる n 型半導体とホウ素

それでも残りの寿命である 50 億年を超る（本誌 2006 年 3 月号 「ソリューションをしみこませて作った p 型半導体を接合える年月は、我々人間にとって永遠に等

ShowCase vol.10 乾 電 池 ／ 充 電 池 」参させ、そこに光が当たる構造になっていしい時間である。その永遠に等しい期照）。物理電池とは、物理エネルギーをる（図 2）。

間にわたって供給され続けるであろう、電気エネルギーに変換する電池のことでこの接合部に光が当たると n 型半導体

太陽光を利用する太陽電池は、発電に際あり、太陽電池は光をエネルギー源にすがマイナス（電子が集まる）、p 型半導体して資源を消費せず、排出物もないといることから「光をエネルギー源にする発がプラス（正孔が集まる）になり、それぞうことで、次世代のエネルギー源として電装置」と言い換えたほうが、その実体

れの半導体に取り付けた電極の間に電注目されている。このため、民間だけでを的確に言い表せるかもしれない。

位差が発生する（電気が起きる）。シリコなく、国の機関などによっても研究や開発が進められている。
太陽電池は、名称に電池という言葉が110 │ INTERNET magazine │ 2006 │ 04 │この光が電気に変換される現象（光起ン太陽電池は、原料となるシリコンの結電力効果、光電変換現象）を発見したの晶構造により①単結晶、②多結晶、③アは、放射能の発見によりノーベル賞を受モルファスの 3 種類に大別できる（表 1）。

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シリコン構造

単結晶多結晶変換効率

15 〜 19%

12 〜 17%

10 〜 12%

多結晶

信頼性

高い

高い

使用開始時にわずかな劣化がある

寿命

30 年以上30 年以上10 年以上セルの色

黒青

ワインレッドセルの厚み

100 μ m300 μ m

1 μ m 以下形状

円形、六角形など

正方形

自由

製造コスト

高い

低い

非常に低い

量産

困難

容易

非常に容易

アモルファス

半導体太陽電池
化合物

太陽電池

単結晶

単結晶
多結晶

金属錯体系
色素増感太陽電池

アモルファス

表 1 シリコン太陽電池の構造別特徴

有機色素系
図 1 太陽電池の分類

太 陽 光
電極
電流n型半導体

pn接合
電子

正孔

図 3 結晶構造

p型半導体

図 2 シリコン太陽電池の基本原理

ソリュ ー ション
ShowCase
図 4 アモルファス（非結晶）構造

単結晶は原子が規則正しく並んでいるも太陽電池の生産量は、1999 年から第 1の製品を提供することや、三菱重工業がので（図 3）、多結晶は小さな単結晶が不位 の 座 が アメリカから日本 に 移 った 。

長崎に工場を建設して 2007 年から発電規則に集まったもの、アモルファスは非2004 年の時点で推計された資料によれ

効率の高い製品を提供することを発表し結晶とも呼ばれており、原子が不規則にば、全世界のシェアの半分以上を日本のている。

並んでいるものである（図 4）。番号が小メーカーが占め、さらに日本の生産量の太陽電池を諸々のモノに組み込もうとさいほど、光から電気への変換効率が高半分以上をシャープが占め、第 2 位が京いう試みは、今回紹介する腕時計や住宅いものの製造コストが高くなってしまう。

セラ、第 3 位が三洋電機ということであ以外にも、携帯電話（ドコモ）、自動車、一方、アモルファスは、大きさや形の自由る。さらに、ホンダが熊本に太陽電池の飛行機などで行われている。

度が高いという長所がある。

工場を建設して 2007 年から低価格路線
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太陽電池と電波時計でメンテナンスフリーを実現

アテッサ ATP53-2701/ATP53-2702
シチズン時計株式会社
世界で初めて太陽電池を使用した腕時計を製品化したのがシチズン時計である。
太陽電池は、文字盤の裏に仕込まれ、太陽光だけでなく、室内光でも発電が可能となっている。発電された電気は、超小型の充電池に蓄えられ、十分な光がないところでも時計の動作が止まることはな
い。充電池が完全に充電されていれば約12 か月の動作が可能である。同社の太陽電池を搭載した腕時計は、電池交換が必要ないことから時計としては初めてエコマーク商品に認定された。さらに、この 2 機種は、標準電波を受信して日時の自動修正を行うので、ユーザーの負担は大きく軽減されるだろう。

ソリュ ー ションShow
Case
バイオレッタ ソーラーギア VS12-07C/11C/22C
http://citizen.jp/attesa/

各種モバイル機器の給電に最適な汎用携帯型太陽光発電システム株式会社太陽工房
ノートパソコン、ポータブル DVD、ビデオカメラ、デジタルカメラ、PDA、携帯電話などのモバイル機器への給電が可
能 な 汎 用 太 陽 電 池 ユ ニット で あ る 。防水・防塵仕様で、日常の利用から防災対策用まで幅広く利用できる。エネルギー変換効率 17%の単結晶シリコン太陽電池セルを使用し、小さいサイズの標準仕様
品 V S 1 2 - 0 7 C H（ 外 形 寸 法： 2 1 4 ×280 × 61mm）で最大システム出力が5 0 . 4 W 、中 間 サ イ ズ の 標 準 仕 様 品
V S 1 2 - 1 1 C H（ 外 形 寸 法： 2 1 4 ×400 × 61mm）で最大出力が 96.0W、大きいサイズの標準仕様品 VS122 2 C H（ 外 形 寸 法： 3 2 0 × 5 1 2 ×91mm）で最大出力が 192.0W となっ
http://www.violetta.com/japanese/seihin/seihin.html

112 │ INTERNET magazine │ 2006 │ 04 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&Dている。

日本家屋の屋根と調和する住宅用ソーラー発電システム

SAMURAI
京セラ株式会社／株式会社京セラソーラーコーポレーション
外観にこだわって採用されることの多い寄せ棟屋根や複合屋根との一体感を重視して独自のデザインを採用したほか、太陽電池モジュールの搭載容量を追求している。60W の太陽電池モジュール 54枚を使用する例では、27 枚ずつの太陽電池モジュールを直列接続することで、電池容量が 3.24kW となり、年間予測発電電力が 3,385kW/h となる。この場合の設置面積は 25.6 平方メートルである。
また、太陽電池モジュールの表面にプラズマと反応性ガスによってミクロン単位の微細な凹凸を作り、太陽光の反射を少なくすることで発電効率を高めている。
パワーコンディショナ エコノラ

http://www.kyocera.co.jp/

イン EX：太陽電池で発電したソリュ ー ション
ShowCase
prdct/solar/pvh/

電力を家庭用交流電力に変換

紫外光による光発電で新たな可能性の追求

透明太陽電池独立行政法人 産業技術総合研究所

太陽電池は、一般に黒か青、あるいはワインレッドであるが、2003 年には、透明な太陽電池の試作に成功している。
この透明太陽電池は、青色光または紫外光で光起電力効果を起こす透明な半導体をガラス基板上に作製したものである。
さらに、理論的には、赤外光に対する応答を紫外光や可視光への応答とは独立して、任意に制御することが可能であると考えられる。例えば、窓ガラスの代わりに使用すれば、冬は赤外光を通し、夏は赤外光を反射するように設定することで、暖房や冷房を効率的に行うことができるようになり、太陽光発電だけでなく、省エネ装置としても利用できるようになる。
透明太陽電池の試料

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/

産業技術総合研究所 提供 pr2003/pr20030625/pr20030625.html

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