PV 3.0の時代は到来しましたか?

計算によると、地球上の1時間の太陽放射は、1年間世界を動かすのに十分なエネルギーです。第二次産業革命以来、人類は太陽エネルギーの活用方法を実験してきました。1839年、フランスの物理学者による太陽光発電効果の発見が見られました。1876年、イギリスの科学者がセレン半導体に太陽光を当てることで電気を発電できるという発見がありました。そして1893年には、アメリカの技術者による世界初の太陽電池の製造が行われましたが、これはわずか1%の効率でしたが、飛躍的な進歩でした。

エドモン・ベクレル、太陽光発電効果を発見した最初のフランスの物理学者

太陽電池の導入から1世紀以上経った今日、市販の太陽電池の平均変換効率は依然として低く、複雑でコストのかかる製造プロセスにより、さまざまな分野での応用が大きく制限されています。幸いなことに、近年、新世代の太陽電池の効率にブレークスルーをもたらし、太陽光発電の分野で一連の肯定的な発展が見られ、科学者は太陽光発電3.0の時代が到来したと固く信じています。

一般的なシリコン系太陽電池は、P型とN型の半導体材料を接合してPN接合を形成し、太陽光がパネルに当たると正孔-電子対を形成し、回路をオンにして電流を発生させます。現在、すべてのソーラーパネルの90%はシリコンベースです。ソーラーパネルの製造に最も重要な材料は、地球上に豊富に存在するシリコンですが、ソーラーパネルを作るためには、99.9999%以上の純度に精製する必要があります。これは必然的に、シリコンベースのソーラーパネルを製造するプロセス全体が複雑で、汚染され、コストがかかることにつながります。したがって、シリコンベースのソーラーパネルは、太陽光発電のための賢明な選択ではありません。新世代のカルシウムチタン鉱石セルが登場し、変換効率が大幅に向上するだけでなく、生産がはるかに簡単で効率的であり、カルシウムチタン鉱石液体のハーフボトルが家全体に電力を供給することができるほど薄く、そして最も重要なのは、生産が非常に安価です!

それでは、カルシウムタイタナイトソーラーパネルとは何ですか?

カルコゲニドとは、実際には、地球全体に広く分布しているカルコゲニドに似た結晶構造を有するABX3化合物のいずれかを指している。カルコゲニド太陽電池パネルは不純物に敏感ではなく、約90%の純度で20%以上の変換効率を達成することができます。

化合物として、その組成は、入射光の異なる波長に対してカルコゲニドの異なる層を作成することができるように調整することができ、これは光起電力の変換効率を著しく高めることができる。シリコンベースのソーラーパネルとは対照的に、カルコゲニドはPN接合の複数の層を有することができ、カルコゲニドパネルの効率を積み重ねることができる。理論的には、カルコゲニドは最大86.8%の変換効率を達成することができるが、層が多いほど製造コストが高くなり、必然的に商業的リターンが低くなるため、実験室からの市販のカルコゲニドパネルの主な考慮事項は、カルコゲニドの真のセールスポイントである層を2回積み重ねることである。

実際、科学者たちは10年以上にわたってカルコゲニドに取り組んできましたが、その結晶構造の不安定性と寿命の短さのために、プリンストン大学の研究者が最初の商業的に実行可能なカルコゲニド太陽電池を開発したと発表した今年6月まで実質的な進歩は見られませんでした再生可能エネルギーへの人間の研究における重要なマイルストーンをマークします。世界経済フォーラムはまた、カルシウムチタン鉱石を「人間の生活を変える10の新興技術」の1つに挙げました。