誰もが作って使える太陽電池を！―広がる有機薄膜太陽電池の世界―

近年、太陽電池の世界では新星「ペロブスカイト太陽電池」が登場し、軽量・高効率な発電特性をもつことから注目を集めています。

でも、ちょっと待って！実は、昔からある「有機薄膜太陽電池」も、ペロブスカイト太陽電池に負けない魅力がたくさんあります。

私たちの研究室では、有機材料をベースにした環境にやさしく持続可能なエネルギー変換技術の開発に取り組んでいます。

2025年大阪・関西万博の交通ターミナルのバス停屋根に設置された
ペロブスカイト太陽電池（写真：2025年日本国際博覧会協会）

太陽電池にも“環境負荷”の問題がある

“太陽電池”と聞くと、多くの人が「地球にやさしい再生可能エネルギー」というイメージを持たれると思います。たしかに、発電時にCO₂を排出しない点では非常に優れた技術です。しかし、その太陽電池の製造過程や廃棄過程では、あまり知られていない課題もあります。たとえば、現在主流のシリコン太陽電池では、原料となる高純度シリコンの製造のために1,000℃以上の熱処理を必要とし、有機溶媒も大量に使われています。また、使用後の廃棄処理やリサイクル問題も喫緊の課題となっています。本当の意味での「再生可能なエネルギー社会」を目指すために、使用後のものをまた資源として生かす循環型の太陽電池への転換が求められています。そこで本研究室では、「廃棄物から新しい太陽電池をつくる」というユニークな有機薄膜太陽電池の作製に取り組んでいます。

どんなものからでも生まれる太陽電池材料

私たちの身の回りには、再利用可能な炭素源、有機分子、金属などで溢れています。たとえば、木の細胞壁に多く含まれる成分リグニンです。製紙工場ではパルプ紙を作るときに大量に出る副産物で、本来なら捨てられてしまう「未利用バイオマス」の一つです。このリグニンはフェノール構造を多く持っており、紫外～可視領域の光を吸収する性質を持つため光電変換に利用できる可能性があります。つまり、光をエネルギーに変える「太陽電池の材料」として使えるということです。他にも、茶かすや柿渋、赤ワインの搾りかす、コーヒーの出がらしなど、私たちが普段廃棄している食品廃棄物の中にも、太陽電池の材料になりうる”お宝”がたくさん隠れています。最近、研究室では、こうした自然由来の資源を使って、環境にやさしい「環境配慮型有機薄膜太陽電池」の開発をはじめました。石油由来の高価な高分子材料を使わずに、廃棄物や未利用資源から電気を生み出す技術を目指しています。