印刷できる柔軟な有機太陽電池

見慣れた太陽電池とは違い、有機太陽電池はインクに溶かせる化合物でできていて、単純な手法で好きな形に印刷できます。それによって得られるのは、軽量で柔軟で半透明な、太陽エネルギーを電気に変えるフィルムです。それがどうやって作られ、世界の電力事情をどう変え得るかを、ハナ・ブルクシュトゥマが解説します。

私が左右で違う靴を履いているのに
気付かれたかもしれません

見た目がおかしいし

履き心地が
すごく変ですが

これで示したいことが
あったんです

左の靴は 持続可能な
フットプリントを示していて

天然資源を

地球が再生できる
範囲内で利用し

二酸化炭素を 森や海が吸収できる
範囲内で排出します

安定した健全な状態です

今日の状況は
むしろもう一方の靴のようです

大きすぎます

2017年には
地球が再生できる１年分の資源を

8月2日の時点で
すでに使い切っていました

これはいわば ひと月分のお金を
18日までに使い切ってしまい

その月の残りは
借金で暮らすようなものです

そのようにして何ヶ月か
過ごすことはできるでしょうが

暮らし向きを改めなければ

そのうち大きな問題を
抱えることになります

この過剰利用の破壊的影響については
みんな知っての通りです

地球温暖化

海面の上昇

氷河や極地の氷の融解

ますます極端になっていく気候

この問題の大きさには
苛立ちを禁じ得ません

これが余計に苛立たしいのは

解決法があるというのに
みんなやり方を変えようとしないことです

今日は 新しいソーラー技術が

持続可能な建物の未来に
いかに貢献できるかという話をします

エネルギー需要の４割は
建物で消費されているため

この消費に取り組むことで

地球温暖化ガス排出を
大幅に減らせます

持続可能性の原則に沿って
設計された建物は

必要な電力を
自分で作り出します

これを実現するには

たとえば断熱性の高い
壁や窓を使うなどして

まずエネルギー消費を
極力抑える必要があります

そのような技術は
既に商品化されています

それから温水や暖房のための
エネルギーが必要です

これは太陽熱利用システムや

ヒートポンプで
地面や大気から

再生可能な形で
得ることができます

この技術も既に
利用可能になっています

あと必要なのは電気です

再生可能な発電方法は
原理的にいくつかありますが

屋根に風車のある建物や
水力発電設備のある庭というのを

どれほどご存じでしょうか

たぶんあまりないでしょう
理に適わないからです

でも太陽は 屋根や壁面に
豊富なエネルギーを送ってくれています

このエネルギーを建物の表面で集めることの
可能性は とても大きなものです

ヨーロッパを例に見てみましょう

太陽に対して
適切な向きで

あまり陰にならない面を
すべて使うなら

太陽電池から得られる電力で

総エネルギー需要の
３割を賄えます

でも 現在の太陽電池には
問題があります

費用効率は良いのですが

デザイン的には
あまり柔軟性がなく

美観という点で
問題になります

太陽電池のある建物というと

このようなものを
イメージするでしょう

太陽光発電所には
良いでしょうが

建物や通りや
建築物となると

美観が問題になります

太陽電池のある建物を あまり目にしない理由が
ここにあります

単にそぐわないのです

私たちのチームでは まったく異なる
太陽電池技術に取り組んでいます

有機太陽電池です

「有機」というのは

光の吸収や電荷輸送に

金属ではなく

炭素を主体とした素材を
使っているということです

私たちが使うのは

真珠の首飾りみたいに
異なる繰り返し単位が連なった

高分子化合物と

フラーレンという
サッカーボールみたいな形の

小さな分子の
混合物です

この２つを混ぜて溶かし
インク状にします

すると 柔軟な素材のロールに
連続的に塗装する

スロットダイのような
印刷技術を使って

印刷できるようになります

印刷された薄い層は

太陽エネルギーを吸収する
活性層になります

この活性層は
とても効率的です

ほんの 0.2μm の薄さで

太陽エネルギーを
吸収できます

髪の毛の太さの
100分の１という薄さです

別のたとえをするなら

この高分子１キロで

インクを作ったなら

その量で
サッカー場の広さの

太陽電池を
印刷できます

有機太陽電池は
極めて少ない原料で製造でき

これは持続可能性という点で
重要なことだと思います

印刷すると このような

太陽電池モジュールができます

これはプラスチックフィルムのように見え

性質も似ています

軽量で

曲げることができ

半透明です

それでも 屋外の太陽光や

室内の光を集めることができ

ご覧のとおり 小さなLEDを灯せます

これはプラスチックの形で使え

軽量で 曲げられる点を
生かせます

軽量という点は
暖かい地域の建物では重要です

屋根が重い物を余分に載せられるようには
デザインされていないからです

たとえば 冬期の積雪は
想定していません

重いシリコン製の
太陽電池は使えませんが

この軽量なソーラーフィルムなら
ぴったりです

曲げられるという点は

膜状の建築構造と太陽電池を
組み合わせる場合に 重要になります

シドニーのオペラハウスの「帆」が
発電所になるところを想像してみてください

この太陽電池フィルムはまた

ガラスのような通常の建築資材と
組み合わせることもできます

どのみち外壁のガラスは
多くの場合

安全合わせガラスとして
膜を挟んだ構造になっているので

製造プロセスでもう一層
膜を追加するのは大変ではなく

それによって
太陽電池を含んでいて

発電のできる
建築材料ができます

見た目が良いという以外にも

この統合型の太陽電池には
大きな利点が２つあります

はじめにお見せした 屋根の上の
太陽電池を覚えていますか？

この場合 最初に屋根を葺き

それから２番目の層として
太陽電池を設置します

これは設置のコストを
高くすることになります

統合された太陽電池の場合

建築現場で設置する物は
１つで済みます

建物の外側と太陽電池を

同時に取り付けられるのです

設置コストを
節約できるだけでなく

資源の節約にもなります

２つの機能が１つの要素に
統合されているからです

前に光利用の話をしました

私はこの太陽電池パネルが
気に入っていますが

皆さんの好みや デザイン上の必要は
違っているかもしれません

でも大丈夫

この太陽電池は

印刷過程で形やデザインを
容易に変えることができます

これは建築家や
建物の所有者に

柔軟に対応でき

好きな形で この発電技術を
取り入れてもらえます

これが研究所の中だけのものでないことを
強調しておきたいと思います

広く普及するまでには
まだ何年か かかるでしょうが

もう商品化の
間際に来ており

すでに製造ラインを持つ
企業が何社かあります

企業では製造能力を
拡大しており

私たちもインクを
量産できるようにしています

(靴を履き替える)

フットプリントは
小さい方が快適です

(笑)

適切な大きさ
適切な規模です

私たちはエネルギー消費を
適切な規模に戻す必要があります

建物をカーボン・ニュートラルにする
というのも重要です

ヨーロッパでは
2050年までに

既存の建築の脱炭素化をする
という目標を掲げています

そのために有機太陽電池が
大きな役割を果たすと期待しています

実例をいくつか
ご覧にいれましょう

有機太陽電池を大々的に印刷した
初の商用事例です

「商用」と言ったのは 太陽電池が
産業設備に印刷されたということです

これは「ソーラーツリー」という名で

2015年ミラノ万博の
ドイツ館です

日中には日よけとなり

また夜の照明のための
電気を作っています

太陽電池の形に
六角形が選ばれた理由が分かりますか？

簡単です

建築家は 床に影で
模様を作りたいと思い

そう依頼し

その通りに
印刷されたのです

実際の製品とはだいぶ違いますが
この自由な形の作例は

私たちの予想以上に

訪れた建築家達の想像力を
刺激したようです

こちらの事例は

私たちがターゲットとしているものに
より近い形のものです

ブラジルのサンパウロにある
オフィスビルで

半透明な有機太陽電池パネルが
ガラス外壁に統合されていて

いくつもの役割を果たしています

１つには 中の会議室に
日陰を提供すること

もう１つは 革新的な方法で
会社のロゴを表示することです

そしてもちろん
発電によって

建物のエネルギー消費を
抑えています

これは建物が

エネルギーの消費者でなく
生産者になる

未来を指し示しています

太陽電池が建物の外面に
調和して取り込まれて

資源効率と見た目の良さを
両立している様を

見たいと思います

屋根用にはシリコン製の太陽電池が
適する場合もあるでしょう

でも すべての外壁や
その他の部分も生かそうと思うなら—

半透明な部分や

曲面や
日よけなどには

建築家が望む
どのような形にもできる

有機太陽電池が
大いに役に立つことでしょう

ありがとうございました

(拍手)