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畑陽一郎：EE Times Japan 薄膜で太陽光発電所を作る シャープは、薄膜系を製造する太陽電池工場の母型を作り、工場自体を世界各国に輸出する計画だ。「海外に移転するためのモデル工場であり、堺をマザー工場として他国に移転する」とした。具体的には堺市の海浜（堺浜地区）にある127万m2の土地を利用し、関西電力と協力して液晶パネル製造工場と年産480MWの太陽電池工場を併設する。液晶パネル工場と併設する理由は、SiH4（シラン・ガス）設備、純水、電力などインフラを共通化し、太陽電池の製造コストを引き下げるためだ。 太陽電池モジュールの大きさは1400mm×1000mmである。現在は、アモルファスSi層上に微結晶Si層を形成した2層構造を採るが、堺工場ではさらにその上にアモルファスSi層をもう1層増やす。3層（n層、i層、p層）にすることで効率10％を達成するとした。 10％という効率は多結晶Siの16％と比べると低い。だが「製造に必要なエネルギー・コストは多結晶Siの66％に抑えることができる」（シャープの濱野氏）。効率とコストのバランスを採った。 多結晶Siではなく、薄膜で量産する理由はもう1つある。太陽光発電に占める太陽電池モジュールのコストは1/2（23円/kWh）にすぎない。残りの半分は施工工事費とBOS（Balance of Systems）である。BOSにはモジュールの架台や支持金具、配線、ブレーカ、パワー・コンディショナ（D-A変換器）、インバータ、2次電池設備などの費用が含まれる（図5）。「薄膜にこだわったのは、太陽電池モジュール以外の部分にかかっているコストである23円を1/2にするためだ。薄膜であれば電池間の接続を並列にできる。住宅用の建材として組み込める設計も可能だろう」（濱野氏）。 薄膜は単位面積当たりの発電量が多結晶Siより低い。「同じ電力を得るためには1.5倍の面積が必要になるため、太陽光発電所や工場の屋根など広い面積を確保できるところに薄膜系を敷き詰める。住宅向けは多結晶Siが適している」とした。 図5 発電能力を示すカラー表示ユニット 昭和シェルソーラーの「SDP 0301」。各種情報を遠隔表示できる。ただし、太陽電池モジュールやパワー・コンディショナとは異なり、発電、電力の利用に必須の機器ではない。 新方式は紫外線が問題に Si系や、CIGSなどの化合物系以外にも研究段階ながら2種類の太陽電池が有望視されている。有機薄膜系と色素増感系太陽電池である。有機薄膜系はp型半導体とn型半導体のそれぞれに有機物を使う（図6）。小面積の太陽電池セルと集光装置を組み合わせた方式に向けた用途もある（3ページの別掲記事「ガラス窓を太陽電池に有効活用、MITが技術を開発」を参照）。 図6 葉の形状を採る有機薄膜系太陽電池パネル 産業技術総合研究所と三菱商事、トッキが開発した。n型材料にC60（フラーレン）を、p型材料にCuPc（フタロシアニン）を用いた。有機薄膜太陽電池の表面は緑色であるため、観葉植物を模した形状とした。水や酸素などから材料を保護する膜も成形した。太陽電池の合計面積は、約60cm2（中央）。 色素増感系は、TiO 2（二酸化チタン）の表面に吸着した色素が可視光を吸収し、それによって励起した電子がTiO2側に移動する現象を利用する。電子を失った色素はI−（ヨウ化物イオン）から電子を受け取る。写真フィルムの原理と似ている。 ただし、両方式ともSi系や化合物系とは異なり、紫外線に弱い。そのためSi系などとは異なる用途が考案されている。 「社内の研究でも有機薄膜系の変換効率はある程度出ているものの、寿命が短く製品化にはほど遠い。しかしペンキのように使える有機薄膜系太陽電池が完成すれば、場所の制約がなく使えるため、用途が一気に広がる」（シャープの濱野氏）。「有機EL事業を推進していた時期があったため、HIT、2010年以降に加わる薄膜Si系、その次の有機薄膜系という3ステップで事業化を考え、研究開発を進めている。ただし、紫外線で分解される問題があるため、太陽光ではなく蛍光灯下で使う民生用になるだろう」（三洋電機の脇坂氏）。
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