【比較あり】ペロブスカイト太陽電池の特徴やメリット・デメリットについて解説

未来のソーラーテクノロジーとして注目される「ペロブスカイト太陽電池」ですが、新しい技術のため、実用化はいつ頃になるのかよくわからないという方も多いのではないでしょうか。

「薄い・軽い・曲がる」など、太陽光発電の常識をくつがえす魅力を持つ一方で、耐久性や変換効率といった面に課題も抱えています。

この記事では、ペロブスカイト太陽電池の特徴や研究動向、そして従来の太陽光発電との違いをわかりやすく解説します。

太陽光発電をご検討されている場合、現時点では「従来の太陽光発電」がおすすめな理由もお伝えします。

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目次

なぜペロブスカイト太陽電池が話題なのか?

ペロブスカイト太陽電池が次世代の太陽光発電として注目されている理由は、以下の理由が挙げられます。

  • 製造コストが低い
  • 設置場所の自由度が高い
  • 低照度でも発電できる
  • 主材料を国内で調達可能

これらは、従来の太陽光発電における弱点であり「それを補う可能性が高い」と考えられるため、ペロブスカイト太陽電池が注目されています。

注目を集める「ペロブスカイト太陽電池」とは

この章では「ペロブスカイト太陽電池」について、以下で詳しく解説していきます。

そもそもペロブスカイトって何?

ペロブスカイトとは、酸化鉱物の一種であり「結晶構造の名称」です。1839年にロシアの鉱物学者によって発見されました。

これはチタン酸カルシウムの鉱物名であり、同じ結晶構造をとる化合物を総称してペロブスカイト型化合物とも呼びます。

ペロブスカイトの結晶構造
引用:経済産業省 資源エネルギー庁「日本の再エネ拡大の切り札、ペロブスカイト太陽電池とは?(前編)~今までの太陽電池とどう違う?

ペロブスカイト結晶は、光を吸収しやすく、高い電気伝導性を保有しています。

この特性を活用し、2009年に桐蔭横浜大学の宮坂力教授や小島陽広博士によって、ペロブスカイトを利用した太陽電池が発明されました。

これは”未来のソーラーテクノロジー”として、ノーベル賞クラスの大発明と言われるほど、革新的な発見のようです。

また、ペロブスカイトは太陽電池だけでなく「ペロブスカイト半導体」など、発光ダイオードや半導体レーザー関連の分野でも注目されています。

参照:国立研究開発法人産業技術総合研究所「ペロブスカイト太陽電池とは?科学の目でみる、社会が注目する本当の理由」
参照:宮坂力「ペロブスカイト型太陽電池の登場」

ペロブスカイト太陽電池の基本的な仕組み

ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト結晶を光吸収層として使用し、光を効率的に電気エネルギーに変換します。

従来型のシリコン太陽電池と異なり、ペロブスカイト太陽電池は薄膜構造のため、「材料を基盤に塗る」「印刷する」といった方法で、簡単に大量生産が可能です。

そのため薄膜構造による軽量化だけでなく、製造時のエネルギー消費を抑えるというメリットもあります。

このように、低コストで高性能な太陽光発電として期待されています。

ペロブスカイト太陽電池と従来の太陽光発電を比較

ペロブスカイト従来の太陽光発電
(シリコン)
変換効率(セル)~25%~27%
コスト〇→◎
耐久性△→〇
軽量
参照:国立研究開発法人産業技術総合研究所「ペロブスカイト太陽電池の研究開発動向」

上記の表より、ペロブスカイト太陽電池はコスト面においては、優れている印象です。

しかし、従来のシリコン系太陽光発電よりも「変換効率」や「耐久性」など、見劣りする部分も目立ちます。

とはいえ、ペロブスカイト太陽電池は、国内外で研究が進められるほど期待されているため、将来的に性能向上が期待できるでしょう。

ペロブスカイト太陽電池のメリット4選

以下では、ペロブスカイト太陽電池のメリットについて、4つ解説します。

製造コストを大幅に削減できる可能性がある

ペロブスカイト太陽電池の特徴として、製造コストの低さが挙げられます。

従来の太陽光発電は、高温での加工や多段階の工程が必要でした。

しかしペロブスカイト太陽電池は

  • 主材料の調達コストが低い
  • 簡単に製造できる(塗布技術や印刷技術を使用)

といった特性があるため、最終的な太陽光発電の価格としても、比較的安価になります。

この特性は、将来的に太陽光発電をより広く普及させる大きな要因となるでしょう。

軽量かつ柔軟で設置場所を選ばない

ペロブスカイト太陽電池は軽量かつ柔軟な素材で製造されるため、従来の太陽光発電では設置が難しかった場所にも取り付けることが可能です。

たとえば、耐荷重の問題で屋根にパネルを設置できなかった建物や、カーブした表面を持つ建造物にも対応できます。

これにより、設置できる場所が広がり、太陽光発電の普及がより加速すると予想されています。

室内光でも発電できる

従来の太陽光発電は屋外への設置が主流でしたが、ペロブスカイト太陽電池は室内光でも発電が可能です。

中国の大正微納科技にて行われた日陰での発電量を比較する実験では、従来型の太陽光発電より、ペロブスカイト太陽電池の方が「2倍以上発電できた」という事例も確認されています。

ペロブスカイト太陽電池は従来の太陽光発電より「エネルギーの変換効率が高い」ため、雨天時や室内のLEDでも発電できるようです。

今後さまざまな場面での活用が期待できるでしょう。

参照:一般社団法人 沖縄CO2削減推進協議会「次世代太陽電池 ペロブスカイト太陽電池について」

材料を国内調達できる

世界のヨウ素生産のシェア

ペロブスカイト太陽電池で使用される主材料の「ヨウ素」は、国内で調達可能な数少ない地下資源のひとつです。

日本におけるヨウ素の生産量は「世界第2位」と、高い生産量を誇ります。

これにより、海外からの輸入に依存せず、国内で安定した供給が可能なため、ペロブスカイト太陽電池の生産コストを抑えることが可能です。

各エネルギーの生産では、燃料を輸入に依存しているため、ペロブスカイト太陽電池は日本のエネルギー自給率向上や経済安全保障の観点からも注目されています。

参照:浅倉聡 著「日本の地下に眠る天然資源ヨウ素」
参照:産業経済新聞社「世界シェア2割強の「ヨウ素」、高付加価値化に期待」

ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた3つの課題

次世代のエネルギー生産において期待されるペロブスカイト太陽電池ですが、実用化までの課題もいくつか存在します。

以下では、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた課題をそれぞれ解説します。

課題1. 耐久性が低い(寿命5~10年)

ペロブスカイト太陽電池は、従来のシリコン系太陽電池と比較して耐久性に課題があります。

現時点での寿命はおよそ5~10年とされ、シリコン系の20~30年と比べると短期間です。
※メーカーや種類によります

この短さは、以下による劣化が原因とされています。

  • 湿気
  • 赤外線
  • 紫外線

ペロブスカイトは吸湿性があるため、水分と反応することで劣化が加速し、発電効率が低下します。

また、赤外線(熱)や紫外線にも弱いです。

ペロブスカイトに混合ハロゲンが含まれる場合、光を当て続けると結晶が壊れて劣化し、発電性能が落ちます。

現在は耐久性を向上させるための研究が進められており、従来の太陽光発電と同等の耐久性が求められています。

参照:一般社団法人 沖縄CO2削減推進協議会「次世代太陽電池 ペロブスカイト太陽電池について」

課題2. 有害物質による環境負荷

ペロブスカイト太陽電池で使用される主材料のうち「ヨウ化鉛」「ヨウ化メチル」は人体に有害性があり、環境面への影響も課題です。

人体に及ぼす影響は、それぞれ下記のような内容が挙げられます。

  • ヨウ化鉛:血液、肝臓、神経に障害がでる(毒性・発がん性あり)
  • ヨウ化メチル:咳、 咽頭痛、吐き気、下痢、頭痛、めまい、嗜眠、脱力感(症状は遅れて現れる可能性あり)

これらの有害性から、ペロブスカイト太陽電池の安全性が問題視される中、鉛に変わる原料での開発について、研究が進められています。

たとえば、京都大学では鉛の代わりに「スズ」を、桐蔭横浜大学では「AgBi2I7」という新しい材料を使用する研究を行なっているようです。

これらの代替材料が実用化されると、ペロブスカイト太陽電池の安全性がさらに高まると期待されています。

参照:一般社団法人 沖縄CO2削減推進協議会「次世代太陽電池 ペロブスカイト太陽電池について」

課題3. 面積を大きくすると発電効率が落ちる

ペロブスカイト太陽電池は、面積の小さいものであれば高い発電効率を示しますが、面積を拡大して生産する場合は「性能にバラつきが出る」という課題が残っています。

現在のペロブスカイト太陽電池は、主にスピンコート法で作られていますが、この方法では大きな面積での製造が難しいという課題があります。

これは現在主流のスピンコート法による製造では、大面積化が困難であることが背景にあります。

ブレードコートやスリットコート、インクジェット、スプレー、メニスカス塗布など、さまざまな塗布技術が試されていますが、実用化するためには製造効率の向上が求められています。

参照:国立研究開発法人産業技術総合研究所「ペロブスカイト太陽電池の研究開発動向」

ペロブスカイト太陽電池の研究や開発事例について

ペロブスカイト太陽電池は、世界中で研究や開発が活発に行われています。

ここでは、日本や他国で進められている具体的な取り組みをいくつかご紹介します。

日本企業の取り組み事例

日本では、ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた取り組みが進んでおり、大学や企業が連携して研究開発を進めています。

株式会社アイシン

株式会社アイシンは、1999年からペロブスカイト太陽電池の前進となる「色素増感太陽電池」の研究に着手した企業です。

2010年以降は東京大学との共同研究を通じて、より先進的な技術開発を進めています。

参照:株式会社アイシン「アイシンのペロブスカイト型太陽電池開発」

パナソニックホールディングス株式会社

パナソニックHD株式会社は、ガラス建材に太陽電池機能を組み込む「発電するガラス」の開発に注力しています。

2023年に三井不動産レジデンシャル株式会社と協力し、神奈川県藤沢市の「Future Co-Creation FINECOURTⅢ」というモデルハウスで実証実験を行ったようです。

参照:パナソニックホールディングス株式会社「ガラス建材一体型ペロブスカイト太陽電池の可能性」

積水化学工業株式会社

積水化学工業株式会社は株式会社NTTデータと共同で「フィルム型ペロブスカイト太陽電池」を建物外壁に設置した、国内で初めての実証実験を2023年4月に開始しました。

2024年5月時点では、東京都と連携して国内最大規模となる港湾施設での検証を行っています。

これらの取り組みによって、どのように生活や社会が変わるのか、今後の進展に注目です。

参照:積水化学工業株式会社「国内初、ペロブスカイト太陽電池を建物外壁に設置した実証実験開始」
参照:積水化学工業株式会社「東京都との港湾施設における国内最大規模のフィルム型ペロブスカイト太陽電池の検証について」

株式会社エネコートテクノロジーズ

曲がるペロブスカイト太陽電池
引用:㈱エネコートテクノロジーズ

京都大学発のスタートアップ企業である株式会社エネコートテクノロジーズは、2025年1月17日に「ペロブスカイト/シリコンの4端子タンデム型太陽電池で変換効率30%越を達成」したと発表しています。

これはトヨタ自動車株式会社との共同開発プロジェクトであり、両者の優れた研究開発能力を示し、高効率太陽電池の実用化を加速する成果です。

「ペロブスカイト太陽電池単独」と「タンデム型」の理論変換効率はそれぞれ以下であり、タンデム型には高効率太陽電池として高い優位性があると主張しています。

  • ペロブスカイト太陽電池単独:33.7%
  • タンデム型:43.8%

とはいえ、今回は「セルレベルの限定された面積」での測定値のため、今後の研究動向に注目が高まります。

参照:株式会社エネコートテクノロジーズ「ペロブスカイト/シリコンの4端子タンデム型太陽電池で変換効率30%越を達成」
参照:株式会社エネコートテクノロジーズ「20250117プレスリリース」

海外企業の開発動向

海外でも同様に、イギリスや中国、ポーランドなどがペロブスカイト太陽電池の開発を進めています。

イギリス

イギリスでは、オックスフォード大学発のスタートアップ企業である「オックスフォードPV」がタンデム型の太陽電池を開発しています。

※タンデム型とは、従来のシリコン系太陽光発電とペロブスカイト太陽電池を蓄積した太陽電池のことです

2023年にはこのタンデム型(160㎜角のセル)で28.6%の変換効率を実現しました。

タンデム型を中心とし、住宅・事業用の分野で2025年前後の大量生産を目指しているようです。

中国

中国の大正微納科技有限公司は、2012年から研究開発に着手しており、2020年にペロブスカイト太陽電池(3㎜角程度のセル)で21%の変換効率を実現したと発表しています。

また、中国太陽光パネル大手GCL傘下のGCLペロブスカイトは、

  • 発電効率16%以上を達成
  • 生産ライン整備に100億円を投資(2024年)

など、量産に向けた体制構築を進行・計画中のようです。

このほか中国では2015年頃からスタートアップ企業が複数設立され、多数の企業や大学が国内の特許取得を進めるなど、研究開発競争は激化している模様です。

ポーランド

ポーランドのスタートアップ企業であるサウレ・テクノロジーズも、ペロブスカイト太陽電池の開発を進めています。

  • 屋内向けの電子商品タグ等の開発・量産化
  • オフィスの壁面に52枚のペロブスカイト太陽電池を設置して実証

など、積極的にペロブスカイト太陽電池の開発や実証に取り組んでいます。

参照:経済産業省 資源エネルギー庁「再生可能エネルギーに関する次世代技術について」

ペロブスカイト太陽電池の実用化は2027年頃が目標

ペロブスカイト太陽電池の実用化は、2027年を目標に進められています。

たとえば、積水化学工業は2024年12月26日に記者会見を開き、以下の内容を公表しました。

  • ペロブスカイト太陽電池の量産化に向けたスケジュール
  • 2025年から既存施設での量産を開始
  • 量産に向けて新会社「積水ソーラーフィルム」を設立(2025年1月)
  • シャープの本社工場(大阪府)や電源設備、冷却設備などを約50億円で取得
  • 2027年から年産100MW規模で量産

これはペロブスカイト太陽電池の開発や実証において「一定の技術を確立できた」ことや、2024年12月25日に経済産業省の「GXサプライチェーン構築支援事業」の採択が決定したことが背景にあります。

今後、大阪府の新工場に追加投資を行い、2030年までに年産1GWにまで、生産規模を拡大する予定のようです。

このほか、数多くの企業がペロブスカイト太陽電池の実用化に向けて、技術開発や実証実験を行っています。

ですが現状では、積水化学工業が一歩先に大々的なプランの公開や実行をしている印象です。各企業の今後の動向に期待が高まっています。

参照:積水化学工業株式会社「ペロブスカイト太陽電池事業説明会」
参照:日経BP メガソーラービジネス「積水化学がシャープの工場を取得、ペロブスカイト太陽電池を量産」
参照:アイティメディア株式会社 スマートジャパン「積水化学がペロブスカイト太陽電池を量産へ シャープの工場を取得」

ペロブスカイト太陽電池の活用方法や将来性について

ペロブスカイト太陽電池が実用化された未来において、さまざまな活用例が想定されます。

以下では現時点で考えられる活用例についてご紹介します。

建物の壁面や窓へ設置して発電する

ペロブスカイト太陽電池は、その薄さと柔軟性を活用することで「建物と一体化した発電システム」への応用が期待されています。

具体的には以下のような活用例が挙げられます。

  • 家の壁面や窓ガラスに貼る
  • 重量の問題で設置できなかった場所への使用(古民家の屋根など)
  • 湾曲した建造物に貼る

外壁や窓ガラスに直接設置することで「スペースを有効活用しながら発電できる方法」として有望視されています。

極端な話ですが、「PayPayドームの屋根や福岡タワーの壁面に、ペロブスカイトのソーラーフィルムを貼って発電する」という未来が訪れるかもしれません。

参照:東京電力エナジーパートナー EVDAYS「都市全体が発電所に!?次世代ソーラーテクノロジーで変わる未来の暮らし」

電気自動車(EV)や電車などの交通分野で活用する

軽量で柔軟性に優れるペロブスカイト太陽電池は、電気自動車(EV)や電車に貼って活用することも考えられます。

車両の上部や側面に設置することで、運行中に発電し、エネルギー効率を向上させる未来も想像できます。

とはいえ、動くものに貼る場合は、耐久面で課題が生じるため、今後の技術進歩に期待しましょう。

参照:東京電力エナジーパートナー EVDAYS「都市全体が発電所に!?次世代ソーラーテクノロジーで変わる未来の暮らし」

身近なアイテムでの活用も想像できる

ペロブスカイト太陽電池は薄くて軽量のため、生活の中に取り入れる未来も想像できます。

身近なアイテムでは

  • スマートフォン
  • タブレット
  • バッグ
  • スーツケース

など、日常使いするものに貼り付けることで、太陽光や室内光を活用するといった使い方も期待できます。

現状では耐久面や量産体制など、まだ発展途上のため、あくまで未来の想定となります。

参照:東京電力エナジーパートナー EVDAYS「都市全体が発電所に!?次世代ソーラーテクノロジーで変わる未来の暮らし」

総合的に今は従来の太陽光発電がおすすめ

太陽光発電を設置して「家計の電気代を賄いたい」「売電収入を得たい」と考えている場合、ペロブスカイト太陽電池よりも従来の太陽光発電の方がおすすめです。

ペロブスカイト太陽電池は次世代ソーラーテクノロジーとして注目されていますが、現状では以下の面で課題があります。

  • 変換効率
  • コスト
  • 耐久性

一方、従来の太陽光発電はご家庭で20年、30年と”長期使用”を前提とする設計のため、耐久性や変換効率などに優れています。

また市場への普及が進むにつれて金額も低下し、地域によっては補助金も充実しているため、以前より身近な存在になりました。

とはいえ、悪質な訪問販売業者によって「サービスに見合わない高額な契約」を結ばされる可能性があります。

ゆめソーラーでは、イオンモールやゆめタウンなどの商業施設に店舗を構えているため、いつでもお客様の好きなタイミングでご相談が可能です。

ご家庭に合わせて、太陽光発電による経済メリットを試算できる「無料シミュレーション」も行っているので、お気軽にゆめソーラーへご相談ください。

まとめ

ペロブスカイト太陽電池は将来性のある技術ですが、現時点では変換効率、コスト、耐久性の面において、従来の太陽光発電の方が優れています。

またペロブスカイト太陽電池の耐用年数は5~10年ほどで、市場にも普及していない点から、ご家庭でのご利用にはまだ向いていません。

一方、従来の太陽光発電は、20~30年ほど使用可能で、長期間にわたり安定して発電できます。

電気代削減を考えている方には、従来の太陽光発電がおすすめです。

現時点で導入を検討している場合、まずは無料シミュレーションで具体的な費用や経済メリットを確認してみましょう。

執筆者:ゆめソーラーマガジン編集部

ゆめソーラーマガジンは、福岡・佐賀・熊本・鹿児島の太陽光発電・蓄電池専門店「ゆめソーラー」が運営するオウンドメディアです。太陽光発電・蓄電池に関するノウハウを中心に、再生可能エネルギーや環境に関するお役立ち情報を発信しています。|SNSで情報発信中!▶公式Instagram

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