試作した透明な太陽電池。上部電極以外は全ての太陽電池の要素が盛り込まれている（大阪大学産業科学研究所広報室提供）

　太陽から降り注ぐ光エネルギーの半分近くを占める赤外光を吸収して発電する透明な太陽電池の開発を、大阪大学産業科学研究所の坂本雅典教授（光化学）らのグループが進めている。既存の黒い太陽電池が設置できない窓ガラスなどへの利用が期待される。変換効率や大面積化の課題を解決したうえで、2025年に手のひらサイズの電池を試作し、2030年には発電する窓ガラスをサンプル出荷するのが目標という。

見えない光でナノ粒子から電子を取り出す

　太陽電池の基本構造には、光を吸収する層や電子を取り出す層、電子を受け取る層があり、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。現在一番普及しているのは、シリコン半導体を用いたシリコン系太陽電池。可視光から電気を生み出す。光から電子を取り出す変換効率は20％を超えるものが市販されている。大規模に黒い大型パネルを並べている発電所を見かけることも多い。

　シリコン系太陽電池に代わりうるとして開発が急速に進むのが、ペロブスカイト太陽電池だ。材料をフィルムなどに塗布・印刷して作ることができ、低コストでの製造が期待されている。ほかにも、低環境負荷、低コスト化が期待できるものとして、有機半導体の薄膜を発電層として用いた有機薄膜太陽電池があり、柔軟性や半透明性が生かせるものとして色素増感太陽電池も開発が進む。

赤外光を局在表面プラズモン共鳴（LSPR）材料に当てるとエネルギーを持った電子e-（熱電子）が生まれる（大阪大学産業科学研究所の坂本雅典教授提供）

　一方、坂本教授らが開発しているのは、ナノ粒子に光を当てると粒子中の電子が集団で振動する「局在表面プラズモン共鳴（LSPR）」を利用した太陽電池。可視光より波長が長く目に見えない赤外光を、特殊なドーピングを施した半導体ナノ粒子に当てて電子を取り出す。

世界最高効率の光触媒から転用

　今年4月に大阪大学に移った坂本教授は、京都大学化学研究所に着任した2012年から赤外線のエネルギー変換を研究している。赤外光は太陽から降り注ぐ光の42～46％を占めており、エネルギー資源としての潜在能力は高い。熱線として地球温暖化の原因になるため、「利用すること自体が温暖化防止につながる」という。