SKY NOTE

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米イリノイ大学、低コストで生産できる4接合太陽電池を開発、効率43.9%を実現

イリノイ大学などは、一部、印刷由来の技術を用いて1000倍集光時の変換効率が43.9%の4接合太陽電池セルを95%という高い歩留まり率で作成する技術を開発した。

 日経テク:「ゴム判で作れます」、米大学などが4接合太陽電池で効率43.9%を実現
 http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20140501/349641/

4接合太陽電池仕様
・0.65mm角
 
・集光率1000倍(二種類のレンズを使用する)
 
発電効率:36.5%(集光型太陽電池向け)
 ・ちなみにシャープは3接合太陽電池で44.4%(307倍集光)
・InGaP GaAs InGaAsNSb Ge(4層の素材)
 ・300nm~1700nm(広い帯域の光の波長を電気に変換できる)
・歩留まり95%以上(欠陥品が少なく安く作れる)

開発大学、企業
・米イリノイ大学
・中国鉱業大学
・米Solar Junction社(多接合太陽電池メーカー)
・米Semprius社(集光型太陽発電システムのメーカー)

集光型太陽電池は、300〜1000倍に集光することによって、高い発電効率と省資源を兼ね備えた大規模な発電に向いた発電方式である。この発電方式はコストが通常の太陽電池より100倍高い発電素子を使うが、300〜1000倍に集光することで、そのコストを1/3〜1/10に出来る上に、発電効率は36〜44%と平面型の倍であるため、同じ面積であれば、倍の電気が発電できる上に、発電素子は1/3〜1/10のコストであるため、非常にコストパフォーマンスが高い太陽電池なのである。また、レアメタルの消費量も1/300〜1/1000と非常に少ないため、大規模化しても、レアメタル資源の枯渇が問題になりにくいという特徴を備えている。さらに言えば、通常の太陽電池よりも100倍程度高価な素子を技術革新で低コスト化できれば、大幅にコストダウンができる余地があり、将来性が非常に高い発電方式である。最近は、素子の小型化が進んでいて、小型な素子であるほど、レンズと発電素子の距離を近づけることが出来、パネルが薄型化出来る。薄くなればパネル重量を軽く出来、架台の設計の自由度が増す。(安くしたり、色々な形にできる)

発電コストについて
 11円に下がった米国の太陽光コスト、2020年の大目標へ急接近(203年平面型)
 http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1402/21/news090.html
 アメリカで1wあたり、1ドルを切った太陽電池の写真(米Amonix社の太陽電池
 
 

集光型太陽電池 :5円/kWh(資料:1W辺り1ドル以下の導入コストの太陽電池)つまり、10kWタイプで1万ドル(約100万円)という事になる。日本の年間日照時間1000時間×20年間×10kW=100万円として計算すると20万kWhが100万円となり、5円/kWhの設備コストで発電できる。(土地代含まず)


集光型は、コレよりも、もっと安く、5〜7円/kWhくらい、ちなみに現在、日本で一番、電力を発電している方式は天然ガス火力(全体の58%)、これは燃料費だけで14円/kwhである。つまり、電池さえあれば、半分以下の発電コストで安定的に電力が供給できるのである。その意味で最近、積水化学が発表した。900wh/Lのリチウム電池が注目される。

 リチウムイオン電池の容量が従来比3倍に、積水化学がゲルタイプ電解質を新開発
 http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1312/03/news105.html

積水化学は、従来のリチウム電池の3倍の容量を持つゲルタイプのリチウムイオン電池を開発した。リチウム電池は、電解質にリチウムを大量に注入できるほど容量が増す。今回のゲルタイプのものは従来に比べて3倍のリチウムを充填する事ができ、容量は900Wh/Lと従来のリチウム電池の3倍の容量を達成した。これにより、電池の重量、体積共に1/3となり、これを電気自動車に搭載すれば、低コストで生産できるという。積水化学では1kWhあたり3万円強程度なると見ている。積水化学がLiイオン2次電池事業に参入 2014.2.12

2015年に発売予定で、将来的に1kWhあたり3万円というコストで生産したいとのこと、電気自動車に搭載する容量を24kWhとすると、電池代72万円、車体をポリマーにして重量を軽くした自動車を2015年にトヨタが発売すると言っているので、それを組み合わせれば、車体軽量化(1/2:600kg)と安い電池(72万円)で2015年以降、航続距離600km程度(通常のガソリン車800km)の電気自動車が170万円位で買える時代が来るだろう。

 鉄より強いプラスチックを開発 広島大グループ
 http://www.47news.jp/CN/201004/CN2010041901000688.html

 ひも状の高分子ポリプロピレンの液体を、融点以下の約150度で瞬間的に圧縮した。すると分子のひもが引き伸ばされて整列、結晶が緊密に強く結び付いた状態でできた。従来のポリプロピレンより、引っ張り強度が7倍以上の230メガパスカルに増していた。この強度は同じ重さの鉄鋼の2〜5倍という。グループの試算では、自動車の車体を鉄鋼でなく今回の素材に置き換えると、コストが3分の1から4分の1で済むという。

つまり、普通のガソリン車並の価格で電気自動車が買える時代が来る。そして、性能的にも遜色なく、そして、その車の電池で安い集光型太陽光発電の電力を貯めることで安く電気が使えるようになる。また、電気自動車は、エネルギーコストも安い。一般的な自動車の年間走行距離は1万km、25km/kWhなので、400kWhが年間電気代であり、最近、東京は26円/kWhになったので、1万400円が車の年間エネルギーコストである。最近のガソリン代は160円/Lなので、同じ距離をガソリン車(25km/L)だと、400L:6万4000円となり、年間5万3600円違う。その上に、電力自由化で、集光型太陽電池の電気が割安に入ってくれば、電気代も安く出来る。つまり、こういう集光型太陽電池電気自動車が普及すると、ウランや化石エネルギーを使わずに安全でクリーンで安い国産の電気で快適に暮らせるということである。