Vol.29 太陽電池の話
「太陽光発電」は、エコロジカルな自然エネルギーの代表として、先進国を中心に普及と研究開発が進んでいます。今回はその歴史と最近の動向をご紹介しましょう。
100年以上前からある技術
太陽電池の基本原理は意外に古く、フランスの物理学者ベクレルによって1839年に発見されています。しかしこれは原理だけで、実際に発電できる太陽電池が作られたのは1884年のこと。アメリカの発明家チャールズ・フリッツの「セレン光電池」が最初でした。この電池は変換効率１％。つまり太陽光のエネルギーの1％しか電気に変えることができませんでしたが、1960年代までカメラの露出計などに広く使われていたそうです。
材料のシリコンは土のなかにも豊富
1954年には有名なアメリカのベル研究所で、発電用途に使える能力を持つシリコン太陽電池が開発されました。シリコン（珪素、Si）は土の中にも普通に含まれているありふれた元素です。「シリコンバレー」というように、コンピューターの半導体の材料として使われていますが、実は太陽電池も半導体の1種なのです。ベル研究所が開発した太陽電池は変換効率が6％。現在の住宅用発電パネルの変換効率が12～14％程度ですから、50年でわずか6％しか性能がアップしていないともいえますし、2倍以上になったともいえますね。
現在の主流はシリコン多結晶型
太陽電池は使う材料によって、シリコン系と非シリコン系に分かれます。シリコン系は現在、最も普及していて、高価で高性能な単結晶型と、それより安い多結晶型、さらにもっと安いアモルファス型の3種類があります。結晶型はシリコンの塊を作り、それを薄くスライスして作ります。アモルファスタイプはガス化したシリコンをガラスや金属にごく薄く吹き付けて作ります。アモルファス型の発電効率は6～9％と低いので、主に電卓などの用途に使われてきました。いま、家庭用太陽光発電に一番使われているのはシリコン多結晶型の太陽電池です。
シリコン不足で技術開発が進む
ここ数年、ドイツを中心にヨーロッパで太陽電池の需要が急に増えて、原料のシリコンが不足してしまいました。このため、メーカー各社はできるだけ薄くして材料を節約しようと、技術開発を進めています。また、直径１ミリメートル程度の小さな球状のシリコンを並べた「球状シリコン太陽電池」も開発が進んでいます。さらに、原料にシリコンを使わない非シリコン系の化合物型太陽電池の開発も急ピッチで、家庭用の太陽電池として製品も発売されていて、2008年から2009年にかけては、新工場の稼動など各社で増産が予定されています。この化合物型が今後の太陽電池の主流になってゆくようです。
太陽光発電の価格は何故下がらない？
太陽電池のパネル自体の価格は徐々に下がってきていますが、発電のシステム全体としてはまだまだ高価です。これは、パネルのほかにもさまざまな機器が必要で、さらに屋根などに設置するにはオーダーメードの工事が必要なためです。電池自体の価格は全体の50％なので、仮に太陽電池が半額になったとしても全体では25％しか価格は下がらないのです。
そのため、家庭用太陽光発電システムの普及には公的な補助も必要です。国の助成金制度は平成17年度で打ち切られてしまいましたが、県や市町村レベルで助成金を出しているケースはありますし、この秋からグリーン電力証書の制度を活用した補助制度が試験的に始まるそうです。さらに経済産業省は、来年度予算として家庭用の助成金制度の復活（総額238億円）を求めるそうなので、国会を通過すれば、普及はますます加速することと思われます。エコロジカルな太陽光発電がより身近になるでしょう。
