屋根の上に並ぶ黒い太陽光パネル。
現在、住宅や大規模な太陽光発電所で広く使われているのは、主にシリコン太陽電池です。
一方、最近よく耳にするようになったのがペロブスカイト太陽電池です。
薄く、軽く、曲げられるタイプも作れることから「次世代太陽電池」として注目されています。
では、
「ペロブスカイト太陽電池はシリコン太陽電池より優れているの？」
「将来はシリコン太陽電池が全部置き換わるの？」
と疑問に思う人もいるのではないでしょうか。
結論からいうと、両者は単純にどちらが上とは言えません。
シリコン太陽電池には、長年使われてきた実績と耐久性があります。
一方、ペロブスカイト太陽電池には、軽さや柔軟性を生かして、これまで太陽電池を置きにくかった場所まで発電場所にできる可能性があります。
この記事では、単純な性能競争ではなく、
「どちらが、どんな場所に向いているのか」
という使い分けの視点から違いを整理します。
まずは違いを一覧で見てみよう
| 比較項目 | シリコン太陽電池 | ペロブスカイト太陽電池 |
|---|---|---|
| 主な発電材料 | シリコン | ヨウ素などを含むペロブスカイト構造の半導体材料 |
| 現在の位置づけ | 主流の太陽電池 | 社会実装・量産化を進めている段階 |
| 形状 | 硬いパネルが中心 | フィルム型なら薄く柔軟にできる |
| 重さ | 一般的なパネルは比較的重い | フィルム型は軽量化しやすい |
| 発電性能 | 高効率で量産実績が豊富 | 小面積セルでは高い効率が報告 |
| 耐久性 | 長期使用の実績が豊富 | 長期耐久性は重要な開発課題 |
| 製造 | 成熟した大量生産技術 | 低温プロセスや塗布製造に可能性 |
| 得意な場所 | 住宅屋根、地上設備、メガソーラーなど | 軽量屋根、壁面、曲面などへの展開が期待 |
この表だけを見ると、ペロブスカイト太陽電池は「シリコン太陽電池の新型版」のようにも見えます。
しかし、実際には役割が少し違います。
ペロブスカイト太陽電池で重要なのは、
シリコン太陽電池をすべて置き換えることではなく、太陽光発電を設置できる場所そのものを増やせる可能性
にあります。
発電の仕組みは大きく違うの？
材料は違いますが、太陽電池としての基本的な考え方は似ています。
太陽の光が半導体材料に当たると、そのエネルギーによって電気を運ぶための粒子が生まれます。
それを外部の回路へ取り出すことで、電気として利用します。
シリコン太陽電池では、主にシリコン半導体が光を吸収します。
一方、ペロブスカイト太陽電池では、ペロブスカイト構造を持つ半導体材料が光を吸収します。代表的な材料では、ヨウ素を含む化合物などが使われます。
つまり、
光を受けて電気を作る
という基本は共通しています。
大きく違うのは、どんな材料を使い、どんな形の製品にできるかです。
ペロブスカイト太陽電池そのものの仕組みや、日本で開発が進む背景については、関連記事の「ペロブスカイト太陽電池とは？ 薄くて曲がる『次世代太陽電池』が注目される理由」で詳しく解説しています。
一番分かりやすい違いは「薄さ」と「重さ」
ペロブスカイト太陽電池が注目される大きな理由が、発電層を薄く作れることです。
特にフィルム型では、軽い基板の上に発電層を形成できるため、従来の太陽光パネルより大幅に軽量化できる可能性があります。
対して、現在広く使われているシリコン太陽電池のモジュールでは、セルを保護するためにガラスなどを組み合わせるのが一般的です。
そのため、完成したパネルにはある程度の重量があります。
この差が重要になるのが、
- 工場や倉庫の屋根
- 体育館など耐荷重に制限がある建物
- 建物の壁面
- 曲面を持つ構造物
です。
NEDOは、ペロブスカイト太陽電池を含むフレキシブル太陽電池について、従来設置が進んでいなかった耐荷重の低い屋根や建物壁面への導入を期待しています。
つまり、
シリコン太陽電池では載せにくかった場所でも、ペロブスカイトなら設置できるかもしれない
ということです。
発電効率はどちらが高い？
ここは数字だけで単純比較しない方がよい部分です。
シリコン太陽電池は、すでに長年の研究と大量生産を通じて、高い変換効率と安定した性能を実現しています。
一方、ペロブスカイト太陽電池も、研究用の小面積セルではシリコンに匹敵する高い変換効率が報告されています。
ただし、小さな研究用セルで高い効率を出すことと、大型モジュールを大量生産して同じ性能を安定して出すことは別の問題です。
ペロブスカイト太陽電池では、大面積化した際の品質の均一性や、量産時の性能ばらつき、長期間使用したときの劣化などが重要な課題です。
そのため現時点では、研究記録だけを見て「ペロブスカイトの方が高性能」と判断するのは適切ではありません。
耐久性ではシリコンに大きな実績がある
太陽電池は、屋外に設置して長期間使う設備です。
雨、湿気、紫外線、高温、低温、強風などに耐えながら、長く発電し続ける必要があります。
この点では、シリコン太陽電池に大きな強みがあります。
現在のシリコン太陽電池には、長期間使われてきた実績があり、設計や保守に関する知識も十分に蓄積されています。
一方、ペロブスカイト太陽電池では、屋外環境で長期間性能を維持できるかが依然として重要な開発テーマです。
つまり現時点では、長期利用の実績ではシリコンが一歩先と考えるのが分かりやすいでしょう。
ペロブスカイトは安く作れるの？
ペロブスカイト太陽電池には、製造工程を簡略化できる可能性があります。
シリコン太陽電池では、高温を使う工程があります。
一方、ペロブスカイト材料は比較的低温で形成でき、溶液を塗ったり印刷に近い方法で薄膜を作ったりできる点が注目されています。
ただし、低温で作れる＝すでにシリコンより安いという意味ではありません。
量産設備、品質管理、耐久性を高める封止、設置工事などを含めたシステム全体で考える必要があります。
日本にとって強みになる可能性もある
ペロブスカイト太陽電池が日本で注目されている理由は、薄さや軽さだけではありません。
主要な原材料の一つであるヨウ素を、日本国内で生産できることも大きな特徴です。
日本はヨウ素の主要生産国であり、世界シェアの約3割を占めています。
ペロブスカイト太陽電池ではヨウ素が主要材料の一つとして使われるため、重要な原料を国内で確保しやすいことは、日本がこの技術を産業化するうえで強みになる可能性があります。
ただし、「日本でヨウ素が採れるから、日本製ペロブスカイト太陽電池が必ず有利になる」とまでは言えません。
太陽電池はヨウ素だけで作られるわけではなく、最終的な競争力は、変換効率、耐久性、量産技術、施工方法、コストなど多くの要素で決まります。
結局、どちらがどこに向いている？
| 使う場所・目的 | 現時点で向いている候補 |
|---|---|
| 一般住宅の屋根 | シリコン太陽電池が中心 |
| 大規模太陽光発電所 | シリコン太陽電池が中心 |
| 荷重制限のある工場・倉庫の屋根 | ペロブスカイトに期待 |
| 建物の壁面 | ペロブスカイトに期待 |
| 曲面を持つ設備 | ペロブスカイトに期待 |
| 長期間の実績を重視 | シリコン太陽電池 |
| 高効率を狙う次世代技術 | タンデム型が有力候補 |
この表から分かるのは、「ペロブスカイトがシリコンを置き換える」というより、「シリコンでは設置しにくかった場所を補う」という役割です。
さらに「シリコン＋ペロブスカイト」という選択肢もある
両者は競争相手とは限りません。
むしろ、組み合わせることで性能を高める研究も進んでいます。
それが、ペロブスカイト・シリコンタンデム太陽電池です。
太陽光には、さまざまな波長の光が含まれています。
1種類の太陽電池ですべての光を効率よく利用することはできません。
そこで、上側にペロブスカイト、下側にシリコンというように2種類の太陽電池を重ね、それぞれが得意な光を利用します。
つまり将来は、「シリコンかペロブスカイトか」だけではなく、「シリコンとペロブスカイトを一緒に使う」という方向も進んでいるのです。
どちらが優れているかより「どこでどう使うか」
シリコン太陽電池は、高い信頼性、長期使用の実績、確立した量産技術が強みです。
ペロブスカイト太陽電池は、薄さ、軽さ、柔軟性、設置場所を広げられる可能性に特徴があります。
そして、高い発電性能を目指す用途では、両者を組み合わせたタンデム型も研究されています。
ですから、ペロブスカイト太陽電池の登場を、「新しい太陽電池が古い太陽電池を置き換える話」として見るだけでは不十分です。
むしろ、これまで発電に使えなかった場所を使えるようにし、必要に応じてシリコンとも組み合わせるという、太陽光発電の使い方そのものを広げる技術として見ると分かりやすいでしょう。
