【物理】有機太陽電池の変換効率の理論限界を約21％と算出/産総研

　産業技術総合研究所は、新世代の太陽電池として注目される「有機太陽電池」に関して、太陽光を電気に変換する割合である
「光電変換効率」（以下、変換効率）の理論的な限界をシミュレーションし、約21％と算出した。
有機太陽電池の変換効率の理論限界の検討は、産総研の太陽光発電工学研究センターを中心に、環境・エネルギー、
計測・計量標準、ナノテクノロジー・材料・製造の各分野の研究員が連携し、各分野の研究員からなる
有機太陽電池限界効率検討会にて取り組んできた。
今回、理論的に計算された限界値・約21 %は、現状の効率である10〜12 %より十分高く、今後、材料の選択や改良、構造の
最適化によって変換効率のさらなる向上が期待できることを示しているという。

　現在主流の結晶シリコン型太陽電池など無機太陽電池の変換効率の理論限界は知られていた。
これをもとに、無機太陽電池と有機太陽電池の、光を吸収した後に電気を生み出す機構の違いを考慮に入れて、
有機太陽電池の変換効率の理論的限界を算出した。この成果は、有機太陽電池の変換効率は「どこまで向上できるか」という
研究開発の指針となることが期待されるという。
今回の成果は、米国応用物理学会誌Applied　Physics　Lettersのオンライン版で近く公開される。

　有機太陽電池は有機材料特有の軽量で薄く柔らかい特性を持っているために、これまで結晶シリコン型太陽光パネルを
設置しにくかった場所や用途での設置を可能にする新世代の太陽電池として期待されている。
ただ、結晶シリコン型に比べ、変換効率や耐久性の向上が技術課題であった。しかし、近年、変換効率は急速に向上しており、
アモルファス（非晶質）シリコン太陽電池並みの10 %を超える変換効率が報告されている。
このため、有機太陽電池の変換効率は「どこまで向上できるのか」という点に関心が集まっている。
無機半導体の太陽電池については、ShockleyとQueisserにより1961年に変換効率の理論的な限界として約30 %が示されたが、
近年、実際の効率がこの値に近づき、無機太陽電池の最近の研究開発は、多接合型や集光型など、
ShockleyとQueisserの理論では考慮されていなかった機構を導入することで、効率を向上させる方向に進んでいる。
一方、有機太陽電池の変換効率も急伸し、「どこまで向上できるのか」という指針が必要なレベルに達しており、
ShockleyとQueisserの理論のような限界効率を求めることが望まれていた。

2013/12/22 01:20 Tech-On！
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20131222/324220/

プレスリリース
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20131220/pr20131220.html

Applied　Physics　Letters
Detailed balance limit of power conversion efficiency for organic photovoltaics
http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/103/25/10.1063/1.4852676

なんで電池なんだ？
電気を蓄えるわけじゃなくて発電してるのに。

>>2
バッテリーを訳すると電池だからだろ。

かっすｗ
そもそも太陽光発電なんて無駄なんだよな

動力から電力を得るものは発電機
それ以外は電池

電池板でやれ。

既存のシリコン太陽電池が変換効率35パーセント程度だろ。
それを各家庭や企業が必死に屋根や土地に設置してるわけで。

21パーセントの理論限界とかもはやカスレベル。
なお、現在開発されている最大効率の有機薄膜太陽電池の変換効率は10パーセント程度

>>7
35%の太陽電池って、多層型とか量子ドット型で、高くて買えない。

理論効率は半世紀前にわかっているだろ。
惨騒研は研究費（税金）確保に必死すぐるwwwwwwww

化石燃料枯渇ﾔﾊﾞｲから始まってると思うけど化石燃料由来の有機材料使って何がしたいんでしょうか

発電量に対する必要面積がでかすぎるんだよなぁ。
電気・ガス・原子力発電と同等の発電量を得るのに何倍の敷地が必要になるのか。
そして、「太陽光発電はエコだ」というけど、
それだけの敷地を人工物で埋める行為は自然破壊以外の何物でもない。
メンテを考えるとパネルは１箇所に集中敷設した方がいいが、
集中敷設するとその場所の天候が悪ければ発電量０になるわけで、
電力の安定を求めるなら日本全国に分散して設置する必要がある。

あくまで主力発電の補助的役割には良いけど、これメインで電力賄うには難しいよね…。
そうだ！月の太陽光を浴びる面をパネルで埋めよう！(妄想)

>>9
記事を読めよ
有機は分かってなかったっていう話だろ

「待っていればもっといいのが」ではすすまない
今あるパネルを直列につないでMPPT

>>8
理論効率最高70%くらいなんだっけ

どのくらい未来の事か分からないが、
恒星と共振（電磁誘導的？）してエネルギーを得る
恒星トランス発電が可能になるはず。

>>7
>既存のシリコン太陽電池が変換効率35パーセント程度だろ。
いいえ

>21パーセントの理論限界とかもはやカスレベル。
有機太陽電池のウリを理解しましょう

太陽光を生かすには超高性能な蓄電技術が必要なんだよなぁ

>>17
>超高性能な蓄電技術が必要なんだよなぁ
その電池を作るだけのエネルギーを太陽光発電で得られるエネルギーでペイできるかな？
今のシリコン無機太陽光発電の装置もイニシャルコストをペイできるのは30年程度かかるらしい
そして装置はメンテ無しで30年も持ちませんという落ち付き

で、安いの？

>>19
光電変換パネルを設置する費用として財布から出ていく額は多くない
でもそれは国からの補助金があるからでありパネルを設置すればするほど
トータル的には赤字となる

弱電機器程度の電力はまかなうテクニックはあるんじゃねかと

>>8
てか量子ドット型はまだ研究室レベルで市販されてないっつーの

ショックレーさん凄いなと思った

二次電池「バテナイス」が世界を変える！！

http://meisourider.blog134.fc2.com/blog-entry-2439.html

海抜ゼロメートルと富士山、エベレストで同じソーラーパネルで発電させた場合発電量は同じか？

ソーラーパネルの面積を倍にすれば発電量も倍だろ、パネル面の工夫でレンズ効果とかで倍に出来ないのか？

集光力をあげると良いんじゃない？

理論上の限界効率を出すより、製造コスト（石油、電力、鉱物資源）を半分に、寿命（主にボトルネックは制御装置）を倍にするほうがずっと効果的でハードルも低いと思うがね。
結局そういうトータルの出費がかさむから、太陽光発電は永遠に赤字のままなんだよ。

税金使って導入させて、儲かってるのはパネルや制御装置のメーカーと設置業者だけじゃんか。
この国で今後安泰に暮らせるのはこういう国と癒着した既得権益産業だけだ。
どうしようもねえわな。衰退するのは正しい運命だ。

>>11
＞そうだ！月の太陽光を浴びる面をパネルで埋めよう！(妄想)

http://www.shimz.co.jp/theme/dream/lunaring.html

ブラインドや、すだれ並みの値段とはいかなくても１２V１Wあたり￥５００ぐらいまでいかないもんか
ホットスポット起こす結晶系はさておいて

どっちみち紫外線ですぐに機能低下して使えなくなるだろ
格安使い捨て的な用途以外での需要はないわな

大晦日の障子の張替えみたいに有機ソーラーの葺き替えが年中行事とか

エネルギー革命は太陽光で起きるでしょ

太陽光発電
太陽熱利用
人工光合成・・・

これをいかに利用できるかで人類の未来は決まるね

さくらんぼで光合成発電できるのになんでせんの???

有機薄膜太陽電池ってどれくらいまで薄くできるの？
表面に蛍光物質層と放射性物質層を蒸着して，コンデンサみたくクルクル巻いたら，乾電池代わりにならんかな。

>>34
トリチウム電池なら米軍が実用品を既に開発している。

太陽熱はどうなんだ

1kw分のパネルが10万円で買えるようになるのはいつなのか

>>37
その時の政府次第

>>37
パネルだけならそろそろあるんじゃない？

原発厨はヒステリックになるなよ
技術は日々研究され進歩していくんだよ
それが日本の技術力だ

>>39
結晶系は陰が落ちるとホットスポットだし

>>37
＞1kw分のパネルが10万円で買えるようになるのはいつなのか
ハイパーインフレになるまで数年待てば？

>>42
えーと、インフレの意味分かってる？ｗ

>>24
その電池開発してる日本マイクロニクスとかって会社の株、今メッチャ騰げてるやんｗｗ
量子電池ってそんなに凄い電池なんか？？

【エネルギー】太陽電池セルで世界最高変換効率37.7％を達成
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1355826373/
【エネルギー】「効率80％の太陽光技術」をIBMが開発　トリプルジャンクション太陽電池＋水冷スパコン技術応用の太陽熱システム
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1368272033/


【エネルギー】太陽電池モジュールの国内出荷量、2013年第2四半期は前年比3.3倍[13/12/04]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1386351940/


2013/12/13
太陽光びいき、ゆがむ電力買い取り（真相深層）
http://www.nikkei.com/article/DGXNASFS27047_T01C13A2SHA000/?dg=1
2013/12/24
膨らむ「太陽光利権」　始まったバブル退治
http://www.nikkei.com/article/DGXNASFK2004I_Q3A221C1000000/

原発が大爆発した少し後のころ
太陽電池関連のすごい技術が次々に発表されてたよな
数年後に実用化とかを謳い文句にしてさ
あれらの技術はどこ逝ったんだろ

中華製の単結晶多結晶パネル大バーゲンでアメリカのソリンドラつぶれちゃったものな
技術より安かろうが優先しちまった

>>45
●持ちばかりじゃないからこっちはって
シャープ、化合物３接合型太陽電池セル　世界最高変換効率を37・7％を達成
http://www.japanmetal.com/news-s2012120633058.html

「効率80％の太陽光技術」をIBMが開発
http://wired.jp/2013/05/01/ibms-solar-tech-is-80-efficient-thanks-to-supercomputer-know-how/

>>11
ソーラータワーみたいなのもあるとか.
あれなら2D面積だけでなく3D面積を活用できる.
もっとも、日照量が安定して期待できる場所がなきゃいけないし、整備維持のコストが見合うのかだけど.
仮にできるとしてもやっぱり補助の域は超えないだろうな,

>>20
太陽光を吸収が意義なのに実は熱に弱く、寒気や温度変化にも弱く雪や砂埃にも弱いソーラーパネル
補助金を騙し取る為の詐欺マシーンが現在のメガソーラー

昔の日本製が中古でも性能発揮するのは製造する側が理想追求してたからだろう
配線に白金とか、幅をとって抵抗を減らしたり、それで高価だったりした
パネルのセル面積を増やそうとするあまりに配線を細くしたりすると持ちはどうだろうか

今の太陽光パネルをそのまま使い限界まで効率を上げようとすると
パネル背部ヒートシンクによる冷却効果と巨大集光レンズによる常時垂直照射しかないしな

>>11
メガソーラー発電事業者に言え
あれは確かにそうだ

>>52
http://wired.jp/2013/05/01/ibms-solar-tech-is-80-efficient-thanks-to-supercomputer-know-how/
これ？

朝日ソーラー最強ってことで

効率低くても安かったり軽かったりすれば需要はあるんじゃない？

寿命や耐久性があれば効率は枚数増やして補えるが、軽量フレキシブルはなかなかお手ごろ価格にならないなあ
「フレキシブル」＋「軽量」がすでに付加価値なのか

光合成の遺伝子いじって、発電できるようにするのは無理なのかなぁ。

無理じゃないなら、もう誰かやってるだろ
光合成反応って完全に解明された訳じゃないし
まだまだわかっていないことも多い

デンキウナギの遺伝子いじくるほうが速いか

>>60
人体のミトコンドリアいじってエネルギー取り出す方が早いかもしれん

>>46
安いものしか売れない市場になってしまったので
コストの関係上製品化は見送りになりましたｗ

ホンダソルテックが唯一の完全な並列化ができて影に一番強かったのに
コストが高く他社の設置価格が平均で３０万円安いのは２０万円台強の時にがんばって値引きしてようやく３５万円値引きしてない価格はさらに
って感じで価格競争についていけず買電価格も下がり事業終了決定
個人的には一番応援してたメーカーだったのに惜しかったな

>>62
一枚のパネルで200V超の電圧が出せるのは驚異的だったんだけどねぇ

>>1
かつてLEDに関する学会で、その変換効率の最大値が10%台と発表されたことがあった。
その学会で日本人の科学者（西澤先生だったような気がする）が、「いやいや、20%以上だよ」
と言い出して、失笑をかったことがある。
現在普通に購入できる超高輝度LEDの変換効率は、当時学会で発表された限界値を超えている。

さらに昔、送信する情報量はその帯域を超えることが出来ないとされていた。その通りならアナログの
電話線の場合、3ｋbpsが限界となってしまう。しかしインターネットの黎明期、アナログ接続が一般的で
あったころ56ｋｂｐｓが普通であった。FAXでさえ9.6ｋｂｐｓだ。

もっと昔、イギリスで発展した蒸気機関は、輸送機器の動力への利用まで、たいして時間がかからなかった。
当時の科学者は、『人は時速30キロを超えると、生理的に生きてはいけない』と大まじめに論じたものだ。

デバイスの世界にかぎらず、人の挑戦は限界突破に向けられていた場合、大概論理限界とやらは破られる。
この21%という数字がどんな意味を持つかわからないが、破られない保証は現時点にはない。
人の歴史は限界突破の歴史でもあったのだから。

お、落ちを思いつかんかった。

世界を変える電池？新開発の量子電池が異次元すぎる。
http://matome.naver.jp/odai/2138735407947171701

面だからなあ

>>65
スゲーなこれ、ホントに製品化できるんか？って思ったらすでにサンプル出荷の為の工場建ててるんだな。
一刻も早く製品化して欲しいわ。

結構高いな。

ブレークスルーにも期待したい

>1　>64
＞考慮されていなかった機構を導入することで

何をどこまで考慮したのか明確にした上でその範囲内の理論限界が
どこかという情報はとても有用。考慮していないものの導入により
限界を超えるものができるのは当たり前

原理や基本法則だけから導出された限界と、
仮定に仮定を重ねて導いた限界予想を混同してはいけない

薄く軽い太陽電池 開発本格化

太陽光発電など再生可能エネルギーの普及が進むなか、素材メーカー各社は部屋の壁や窓などにも設置できる薄くて軽いフィルム状の太陽電池の開発を本格化させています。

この次世代の太陽電池は薄いフィルムの上に電気を発生させる特殊な化合物を塗ったもので、
折り曲げても使えることから、部屋の壁や窓などにも設置できます。
安いコストで大量生産するのが難しく、普及には時間がかかるとみられていましたが、
このほど大手化学メーカーの「積水化学工業」が量産できる技術を開発しました。
電気を発生させる化合物を５００度の高温でフィルムに焼き付ける工程を室温でも行えるようにすることで
生産効率を大幅に引き上げることが可能になったということです。
積水化学工業開発推進センターの小笠眞男所長は「次世代の太陽電池は柱や壁など至る所に設置することが可能で、
手軽に発電して、自分で電気を持って歩ける時代になると思う」と話しています。
太陽電池を巡っては「三菱化学」が裏側が透けて見える、より薄いフィルム状の電池を開発したほか、
「東レ」も耐久性を１０年程度にまで高めた電池の開発に成功しており、今後、次世代の太陽電池の普及に弾みが付きそうです。

http://www3.nhk.or.jp/news/html/20131230/k10014206201000.html


有機でなくも曲げられます
スレタイの研究も魅力が減ったかな

世界初！室温プロセスでフィルム型色素増感太陽電池の試作に成功

２．研究の経緯
　太陽電池の低コスト化検討が世界中で活発に行われている中、
色素増感太陽電池は次世代の低コスト太陽電池として期待される有機太陽電池のひとつとして位置付けられています。
しかしながら、いまだ広く実用化されるには至っていません。
　色素増感太陽電池は、影や壁面など発電に本来不利な場面でも性能を発揮できる太陽電池であり、
積水化学のフィルムプロセスの知見を活かしＲｔｏＲ大量生産をすることで、
さまざまな用途に対応可能な「低コスト・薄型・軽量・大面積・フレキシブル色素増感太陽電池」が実現でき、
広く社会への普及が可能と考えました。

https://www.sekisui.co.jp/news/2013/1239078_2281.html


間違った　有機太陽電池だった

アモルファスシリコン太陽電池とは
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/WORD/20131023/310622/

>　薄膜型太陽電池は、1回の真空蒸着工程で生産するパネル面積が大きいほど生産性が上がってコストが下がる。
>だが、大面積化すると歩留まりが下がりやすい。2重や3重構造にすると、薄膜工程を繰り返すことになるので、さらに歩留まりが下がる。
>アモルファスシリコン太陽電池が、期待されたほどの競争力を実現できないていないのは、こうした背景がある。

(´・ω・｀)

>>70
こういうものを安価かつ製造コストをランニングコストが少しでも上回れれば、補助金無しで
軽量なのはいいな、輸送や設置も簡単になるし家屋や建物に負荷をかけにくくなる、
その場合頑丈に留められないとだめだけど
車や船などにも装備はできるか

あと個人用でも百万とか何十万もするパネルは気軽に買えるもんじゃないが、
数千円帯で電池用とか補助照明用ソーラーパネルはあってもいい

地域暖房やハウス栽培用にパラボラソーラーの活用はできるかな

違った、製造コストを費用効果が上回ればだった

残りの8割は熱とか反射か。

利用できる波長の範囲でね？

太陽電池パネルと太陽温水器を合わせたようなパネルを作り、
光で電気を作り、熱で温水を作ると共に太陽電池セルを冷却して
やれば、良さそうな気がするが、やはり液体ものは重量やら
配管などの耐久性が問題になるのか？

太陽熱発電でそんなのはあるみたいだが、デザイン的には「トラフ式太陽熱発電」とか
光を受けるチューブの表面にフレキシブル太陽電池巻きつければよさげだけど

パネルの裏側に冷却水の迷路を作るとかどうよ？
あるいは水では無い冷媒で、太陽電池が利用する波長の光は吸収しないような
ものがあれば、それの流れる薄い液層の中に電池を浸してやるとかで。

>>77
＞太陽電池パネルと太陽温水器を合わせたようなパネル
既にある

>>79
＞パネルの裏側に冷却水
既にある

ぶっちゃけ太陽光に限らずコストさえ掛ければそれなりに効率の良いエネルギーの
利用方法はあるが（追尾式とかもその一例）、問題はそのコストなんだよな
コスト削減こそ普及の鍵
設置者に利益がないと一部の金持ちにしか普及しないしな

みんな日光浴びると温かく感じるだろ？電気がビリビリ来るわけではないだろ？
太陽光は電気よりも遥かに熱に変換しやすい証拠だ（太陽光→熱は６０％前後）
たしかに電気の方が熱よりも利便性が高い
だけど家庭での3割は給湯や暖房等の熱需要だ
電気→熱なんてヒートポンプ以外ではやるべき事ではない
日本では太陽熱温水器は詐欺みたいなイメージが定着してしまったが、
ちゃんとした業者で施工して貰って定期的にメンテナンスしてもらえばこれほどエコなものはないぞ
だからたまには太陽熱温水器のことも思い出してあげてくれ
現状だとＰＶよりも圧倒的に低コストだしな

と、太陽熱の研究をした俺が言いたいこと（太陽光発電の研究もしたけど）

熱はいたるところにあるんだから熱線の波長も電力に換えてヒートポンプ動かしたほうがエコな気ガス

ソーラーヒートポンプというのもあるらしいな。冷房もいける？
太陽熱だけで動かすのではないようだが。

ヒートポンプでいえば地下熱や地下水利用の方が安定して使えるけどな

>>77
前に見た記事だがポリカーボネイド製のプラ段を使って低コストで作る話が出てたな

>>11

　そうだ！
　一層のこと、太陽を太陽光発電パネルで覆っちゃえば良いんじゃね？？

SFであったね。ダイソンスフィアだっけ

ダイソンリングでも地球上では十二分な電力を得られるだろうけど、いつになるかね・・・

>>87
軌道エレベーターかオービタルリングで大丈夫じゃない?

>>81
> ちゃんとした業者で施工して貰って定期的にメンテナンスしてもらえば

今の時代、メーカに電話してもメンテ来るのは下請けだからな
技術を持った施工業者ってのは貴重だよ…

2014/2/12
パイオニア、有機ＥＬ照明パネル量産 低コスト方式で
http://www.nikkei.com/article/DGXNASDD1201Z_S4A210C1EB2000/
No.54609 パイオニア、有機ＥＬ照明パネル量産　低コスト方式で
2014/2/12 12:37 投稿者：redkimichin
http://m.finance.yahoo.co.jp/stock/bbs?code=6773

2014/2/17
スプレーで有機半導体 理研など　車全体で発電・発光
http://www.nikkei.com/article/DGXNZO66967120X10C14A2TJM000/
　理化学研究所の田島右副チームリーダーらは、太陽電池や照明に使う有機半導体をスプレーで塗る技術を
開発した。自動車のボディーに吹き付ければ、車全体で発電と発光ができるようになる。まず、３年後を目標に
実用レベルの有機ＥＬ照明を試作する。
　東レグループの東レエンジニアリングや自動車部品のカルソニックカンセイなどが参加する、
新世代塗布型電子デバイス技術研究組合との共同成果。
　開発したのは「Ｎ型」「Ｐ型」と…

日本の場合太陽光発電パネルを設置する場所が問題になる。
原発事故以来太陽光発電も一挙に大資本が参入し
発電施設が各地に作られているが
東京首都圏ではめぼしい空き地は既にほとんど
使われてしまって用地探しが困難になっている。

しかし実は日本にはもし活用すれば全国の需要を
カバーできるだけの面積の場所があるのだ。
それは道路。
道の上は車が走ってると言う人は常に車が多量に
あるのは大都市の極一部だけということに気が付くべき。
ちょっと地方に行けば道路の上はがら空きなのだ。
道路なら公共の土地であり太陽電池設置に問題がなく
太陽光パネル設置も簡単にできる。
さらに送電経路としても使えるので既存の送電線も不要に出来る。

最大の利点は発電の売り上げが自分のものになる
道路管理者の国や地方自治体だろう。
彼らがこの方式に気付けば躍起になって計画を進めることは
間違いない。

2014/2/22
日東電工、太陽電池の出力高める新材料 紫外線でも発電
http://www.nikkei.com/article/DGXNASDD210H1_R20C14A2TJ0000/
　日東電工は太陽電池の出力を高める材料を開発した。太陽電池は太陽光のうち可視光線のエネルギーを
電気に変換している。太陽電池を覆う樹脂シートに新材料を練り込むと、従来は発電に寄与していなかった
紫外線を可視光線に変えることができ、電池の出力を約２％上げられる。太陽電池そのものの改良でなく、
周辺材料の工夫で発電量を増やせる。
　今秋に販売を始め、2015年度に10億円の売り上げをめざす。…

>>91
太陽電池パネルの上を車が走るとすぐ痛んで張り替えが必要になるぞ

>>91
そんな土地ないし　太陽光なんて　ビジネスにならない
儲けが低いって事は世界中で証明されてる
シェールガスだってどこも赤字らしいぞ　それが現実だ
そんなにやりたかったら自分で事業起こせばいい
他の人にやらせて　赤字垂れ流さすな