過去10年間で、太陽光発電の1kWhあたりのコストは9割以上低下したが、これは結晶シリコン太陽電池の絶え間ないコスト削減と効率向上によるものである。しかし、結晶シリコンという技術路線は知らぬ間に限界に近づきつつあり、業界は「ペロブスカイト」と呼ばれる新素材に注目し始めている。
一、結晶シリコンはなぜ限界に近づいているのか
単結晶シリコン太陽電池の実験室での変換効率はすでに約26.8％に達しているが、その理論上の限界値は約29％である。言い換えれば、かつては材料の精製やプロセスの微細な改良によって得られていた1％の効率向上に対し、現在ではますます高いコストを支払わなければならない。これ以上効率を押し上げようとしても、コストパフォーマンスはもはや芳しくない。
2. ペロブスカイトとは一体何なのか
ペロブスカイトは特定の鉱物ではなく、特定の結晶構造を持つ有機無機ハロゲン化物の総称である。その光吸収能力は極めて高く、バンドギャップも柔軟に調整可能である。最も重要な点は、溶液法を用いて印刷のように塗布できることであり、理論上、高温での結晶引き出しを必要とする結晶シリコンに比べて製造コストがはるかに低い。
| 比較項目 | 結晶シリコン（単接合） | ペロブスカイト | ペロブスカイト／結晶シリコン積層 |
|---|---|---|---|
| 実験室の効率 | 約26.8％ | 約26％（小面積） | 33%を突破しました |
| 製造コスト | 高（高温プロセス） | 低（溶液法） | 中 |
| 量産における課題 | 限界に迫る | 安定性、増幅が難しい | 両者の相乗効果 |
3. 積層こそがより現実的な道である
純粋なカルシウムペロブスカイトが結晶シリコンに直接取って代わるのは容易ではありませんが、これらを2層重ね合わせることで巧妙な解決策が生まれます。結晶シリコンが長波長の赤色光を吸収し、カルシウムペロブスカイトが短波長の青色光を吸収することで、それぞれの波長帯で必要な光を効率的に取り込むことができるのです。主要企業が公表した積層型太陽電池の認証効率はすでに34％を突破しており、これは単結晶シリコンでは到底到達できない水準である。
4. 真の障害は安定性と増幅である
実験室での小規模な試作の効率がどれほど優れていても、それを平方メートル単位に拡大して均一性を確保するのは、また別の話だ。ペロブスカイトは水や酸素に弱く、光減衰しやすいという特性があるため、封止技術や寿命（例えばT80、つまり光出力が80％まで低下するまでの時間）は避けて通れない課題であり、鉛の移行リスクも頻繁に問題視されている。
したがって、太陽光発電の「次の段階」は、ある技術が別の技術に取って代わるということではなく、多層構造によって効率の限界がさらに引き上げられ、業界に次のコスト削減の余地がもたらされたということである。