容易に交換できる工法と年間発電量を最大化する設置方法を検証

大林組（本社：東京都港区、社長：佐藤俊美）とアイシン（本社：愛知県刈谷市、社長：吉田守孝）は6月13日、共同で大林組技術研究所（東京都清瀬市）でペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた実証実験を開始した。

同実証では、アイシンのペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて、大林組の開発した施工方法と設置方法で施工性の評価や発電量を検証する。

１．実証実験の背景
2050年のカーボンニュートラル実現に向け、再生可能エネルギーの導入拡大は必要不可欠であり、太陽光発電は主力電源として期待されている。

太陽光発電に於いてはシリコンを主要材料にした太陽電池が従前から使用されているが、設置スペースの確保や高効率な発電の両立が難しく、平担で日照条件の良好な土地が限られる日本では、設置場所に制約がある。

こうした課題を解決する技術として、ヨウ素を主要材料とし、軽量・柔軟・薄型といった特長を持つペロブスカイト結晶構造を用いた次世代太陽電池ペロブスカイト太陽電池が注目されている。

そんなペロブスカイト太陽電池は、建物の壁面や耐荷重に制限がある屋根など、シリコン太陽電池では設置が難しい場所にも設置が可能だ。

またヨウ素が日本国内でも調達が可能で、製造工程が少なく、大量生産による低コスト化も期待されている。

一方で、ペロブスカイト太陽電池は、シリコン太陽電池に比べた発電効率や耐久性など克服すべき課題もある。

これらを踏まえてアイシンは、20年以上に亘る有機系太陽電池の研究開発で構築された技術を生かした高い発電効率と、薄ガラスを用いた独自のフィルム構造による高い耐久性の実現を目指してきた。

より具体的には、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の助成事業（JPNP21052）の成果を活用したペロブスカイト太陽電池の開などを、社内外での実証実験を介して取り組んでいる。

そうしたなかで今回、大林組とアイシンはペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて、「容易に交換できる工法」と「発電量を最大化する設置方法」の開発と検証を目的とした実証実験を開始した。

大林組技術研究所屋上に設置されたペロブスカイト太陽電池

２．実証実験の内容
（１）交換が容易なファスナー取り外し式工法の開発
建物にペロブスカイト太陽電池を設置する場合、建物が使用中でも、電池を容易に交換可能な仕組みが求められる。

そこで同実証ではファスナーを用いた取り外し式工法を開発し、大林組技術研究所本館の屋上へ施工した。

当該工法は、ペロブスカイト太陽電池付きのシートと屋根や壁面に所定の間隔で固定したメッシュシートをファスナーで固定するもの。シートは通気性の良いメッシュシートで、耐候性の高い特殊ファスナーを使用している。

大面積でもファスナー部分で容易に連結でき、部分的に交換することが可能であり、長期的な保守性に優れている。今後は長期設置による耐久性の検証や、実際の取替工事を通じた施工性の評価も予定しているという。

ファスナー取り外し式工法のイメージ

（２）年間発電量を最大化する設置方法の検証
太陽電池は、日本国内に於いては日照量が最大となる南向きに30度の角度で設置することで、発電効率が最も高く年間の発電量が多くなるが、広くて日陰の出来ない場所に設置することが前提であり、設置場所に制約が生じる。

ペロブスカイト太陽電池の軽量で柔軟、低照度時の発電効率が優れているという特長を活用し、効率的に年間の発電量を最大化させる設置形状をシミュレーションにより算出して、同技術研究所本館の屋上に設置した。

こうした設置方法は、太陽電池を角度30度で平板で設置した場合と比較し、より多くの太陽電池を搭載することが可能になる。

個々の太陽電池の発電効率は低下するものの、同一設置面積あたりの発電量は20％以上増加すると試算している。今後は、それぞれペロブスカイト太陽電池の発電量や経年劣化度を比較評価していく構えという。

年間発電量を最大化させる設置方法（奥）・従来の設置方法（中央）・ファスナー取り外し式工法（手前）

３．今後の展望
大林組とアイシンは、本実証で得られる知見をもとに、ペロブスカイト太陽電池の早期実用化に向けた技術開発を推進していく。

今後はビルや工場、インフラ構造物など様々な建設物への適用を視野に研究を進め、再生可能エネルギーの導入拡大とカーボンニュートラル実現に貢献していきたい考えだ。