建材一体型太陽光発電(BIPV) の開発動向と今後の展望

ガラスなどの開口部をいかに太陽電池化し、 シースルー太陽電池を実現するか？ 徹底解説します！ 

セミナー講師

１．MirasoLab 代表　竹田 諭司 氏２．スフェラーパワー(株)　代表取締役社長　稲川 郁夫 氏３．ミサワホーム(株)　技術担当顧問　博士（工学）　一級建築士　　栗原　潤一　氏４．(株)カネカ PV & Energy management Solutions Vehicle G. G. Energyグループ グループリーダー　中島 昭彦 氏

セミナー受講料

1名につき 66,000円（消費税込、資料付）〔1社2名以上同時申込の場合のみ1名につき60,500円〕

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セミナープログラム

【10:00-11:30 】

１．太陽光発電の市場動向・技術動向について ペロブスカイト太陽電池の主要プレーヤー・期待市場・メリットデメリット・今後

MirasoLab 代表　竹田 諭司 氏

【習得できる知識】　太陽光発電の市場動向・技術動向について　ペロブスカイト太陽電池の主要プレーヤー・期待市場・メリットデメリット・今後

【講座趣旨】　地球温暖化に起因する気候変動により、甚大な被害が世界中で頻発する今日、脱炭素社会への移行を早期に実現すべく、太陽光発電をはじめとした再生可能エネルギーの導入が急ピッチで進められている。日本の再エネ電力比率は先進諸国の中では依然として低く、2030年までに再エネ電力比率を18％ ⇒ ～38%へ引き上げるべく再エネ導入が着々と進められている。こうした状況下、太陽光発電市場も活発化しており、現在主流の太陽電池 (PV) は結晶シリコン型であるが、近年、軽量化・フレキシブル化・更なる低コスト化が期待されるペロブスカイト型PVの技術進展が目覚ましく、従来PVとは異なる用途での関心が高まっている。例えば、従来型PVではこれまで設置が困難であった重量・形状制限のある建物への搭載や建材一体型BIPV (Building Integrated PV) への応用、屋内IoT電源や宇宙太陽光パネル等への応用があげられる。その一方で、本ペロブスカイト型PVを実フィールドで工業製品として使用するためには、現状、解決すべき課題が複数存在する。①環境中水分・酸素により発電効率が著しく低下する、②発電層が有機系材料であるため屋外耐久性に乏しい (耐熱性・耐薬品性など)、③人体有害性が証明されているPb含有物質を使用している (Pbフリー化は依然開発途上)、などが一例である。特に、電池寿命が短いという点は、発電コストの上昇を意味することから、Cost Sensitiveな太陽光発電製品においては致命的課題と考えられる。本講演では、まずグローバル市場における太陽光発電の現状について解説し、次に、ペロブスカイト型PVの期待市場とその社会実装への取り組み、および、長寿命化とPbフリー化ソリューションの現状について述べ、それを踏まえ、今後の循環型社会に合致したペロブスカイト型PVの形態とその普及期について考察する。

１．脱炭素社会へ向けた再生可能エネルギーの現状

２． 太陽光発電　2-1　ペロブスカイト型太陽電池の現状と課題　　1)　期待市場　　（BIPV, 屋内IoT電源, 宇宙太陽電池, 車載など）　　2)　材料（Pbフリー化）　　3)　プロセス（蒸着法, 塗布法，Roll-to-Roll)　　4)　環境劣化メカニズムと高信頼性化ソリューション　2-2　ペロブスカイト太陽電池の今後について

３．まとめ

【質疑応答】

【12:10-13:40 】

２．球状太陽電池モジュールの開発と建材応用

スフェラーパワー(株)　代表取締役社長　稲川 郁夫 氏

1．球状太陽電池開発までの歩み1954年に世界最初のシリコン太陽電池が米国のベル研究所から発表され、1958年には、初めて人工衛星の電源として搭載された。この太陽電池は、シリコンウエハーを用いた平面受光タイプであり、今日の太陽電池の先駆けとなっている。しかし、多様な光が混じって変化する地上空間では、受光面が平面であると、その光を十分に取り込んで発電することが困難である。1995年に我々は太陽電池の表面を球状にして、3次元受光が可能な世界最初の球状太陽電池"スフェラー?"を開発し、2000年に製品化した。

２．球状太陽電池セルの構造と特性直径約1.8㎜のｐ形球状シリコンの表面にｎ形不純物を拡散して、球面状のｐｎ接合を形成したあと、そのp形とｎ形表面の中心部に、それぞれプラス、マイナスのドット状の電極を設けて、球状太陽電池セルを完成する。このセルは、ドット状の電極を除く表面で光を受けると発電する。球面であるため、どの方向の光に対しても発電する三次元受光性能が得られる。

３．球状太陽電池モジュール各セルの出力が小さいため、必要な電圧と電流が得られるよう、直径0.2㎜程度の導線を用いて、これらのセルをメッシュ状に直並列接続する。そのあと、その両端に出力端子を設けて、両面から透明樹脂よってガラス板を接着する。このようなガラスモジュールは、セル同士の間に隙間が生じる。この隙間は、光を透過するとともにモジュールの曲面化とフレキシブル化を可能にする。

４．建材一体型太陽電池（BIPV）球状太陽電池をガラス板でサンドウィッチした建材一体型太陽電池（BIPV）パネルは、発電とシースル（採光）が得られるが、球状太陽電池セルの配置パターン等に意匠性を加えることも可能である。さらに、ガラスブロックの内部にスフェラー?をメッシュ状に配線した製品も開発している。ガラスブロックの採光、断熱、遮音の機能に太陽光発電の機能を加えた新建材として、その利用が期待される。なお、スフェラーには、垂直なビルの側面でも、出力の低下が少ない特性がある。

５．省資源化と再資源化球状太陽電池に利用するシリコンは、モノシランを原料にして気相反応から顆粒状 のシリコンを作り、これをローラハースキルン炉で球状結晶にして利用している。 この方法は、従来のシリコンインゴットを利用する場合よりも、大幅な電力消費の 節減が見込める。太陽電池は利用が拡大するに伴って、廃棄量も増加するため、その処分に大きなコ ストが発生する。これに対して、球状太陽電池は、シリコンの直径が1.8㎜程度で あるため、回収しやすく、資源として再利用しやすいメリットがある。

【質疑応答】

 【13:50-15:20 】

３．住宅からみた太陽電池の建材化

ミサワホーム(株)　技術担当顧問　博士（工学）　一級建築士　　栗原　潤一　氏

【講座趣旨】　・太陽光発電システムに係わる方々へ、住宅が太陽光発電システムを必要とする理由と住宅へ採用する場合のポイントを説明　

1．背景　1-1　エネルギー消費の現状　1-2　カーボンニュートラル1・2

2．住宅における再生可能エネルギー利用の必要性　2-1　エネルギー自給率　2-2　住宅におけるエネルギー消費比較　2-3　家庭内事故の状況　2-4　高齢化　2-5　自然災害の多発

3．住宅で利用できる再生可能エネルギー　3-1　住宅の省エネルギー対策　3-2　住宅への熱の出入り　3-3　住宅で利用できる再生可能エネルギー

4．建材化太陽光発電　4-1　住宅における太陽光発電システム　4-2　ZEH・LCCM住宅　4-3　住宅・建築としてのデザイン

5．今後の展開　5-1 住宅のスマート化 5-2 EV・蓄電池との連携　5-3 在宅高齢者対応 　5-4 大規模自然災害の多発

6．太陽光発電システム設置の注意点　6-1　住宅側の備え　6-2　構造安全上の確保　6-3　防水上の対策　6-4　塩害対策　6-5　設置者が確認すべき情報　6-6　維持管理・廃棄・リサイクル

7．住宅から見た要望　7-1 太陽光発電の安全性　7-2 蓄電池の安全性　7-3 多様な使用目的の認識　7-4 透明太陽電池の例　7-5 ペロブスカイト

8．まとめ　8-1 住宅側からの要望　8-2 これからの住宅における太陽光発電

【質疑応答】

 【15:30-17:00】

４．カーボンニュートラルを目指した次世代 BIPV の開発

(株)カネカ PV & Energy management Solutions Vehicle G. G. Energyグループ グループリーダー　中島 昭彦 氏

１．社会実装に向けた取組み

２．壁面PVの外観制御と自家消費　2.1　壁面設置太陽電池モジュールの外観制御　2.2　建物電?需要に対する同時同量性システム実証

３．発電性能・?期信頼性・熱環境性能

４．カーボンニュートラルに向けて

【質疑応答】