この新しい太陽電池は、ほとんどあらゆる物の表面を発電機に変えることができる。Top Image Credit：Melanie Gonick/MIT

マサチューセッツ工科大学（MIT）有機ナノ構造エレクトロニクス研究所（Organic and Nanostructured Electronics Laboratory：ONEラボ）のエンジニアリングチームは2016年、シャボン玉の上に載せられるほど軽くて薄い太陽電池を開発した。これは素晴らしい研究成果だったが、製造要件とコストの問題で残念ながら大量生産の実現には至らなかった。だが、ONEラボは2022年12月9日、同じように極めて薄く、従来型パネルの100分の1の重さながら、キログラム当たり発電量を従来の太陽電池技術の18倍にできる新しい太陽電池素材を発表した。しかも、その製造方法から、拡張性が高く大量生産を実現できる可能性があるという。

MITがプレスリリースで説明しているように、強力な太陽電池は一般に壊れやすく、厚いガラスやアルミニウムの筐体で保護する必要があるため、汎用性や実装面で制限がある。そこで研究チームは、人間の髪の毛1本分より薄い素材に半導体インクを使って印刷することで、1平方メートル当たり13グラムという超軽量の複合繊維「ダイニーマ」で作られた保護層にパネルを接着することに成功した。ミクロン単位のこの薄いシートは、さまざまな物の表面や素材に貼り付けることができる。たとえば、災害救助活動用のテントに貼り付けて電力を生成したり、ドローンの翼に貼り付けて飛行時間を延ばしたりすることが考えられるだろう。

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この新しい素材は、信じられないほど微小なデザインにもかかわらず、大量の電気を蓄えられる可能性がある。研究チームの論文共著者の1人で、電気工学とコンピューター科学を専攻する大学院生マユラン・サラバナパバンサム氏はMITの取材に対し、住宅の屋根に設置する一般的なソーラーパネルと比較しながら次のように説明した。「マサチューセッツ州で一般的に使われている屋根設置型ソーラーパネルは、およそ8000ワットを生み出します。繊維でできた私たちの太陽電池を使ってこれと同じ量の電力を生成する場合、屋根にかかる重量は約20キログラム（44ポンド）ほどで済みます」

また、太陽電池パネルを実用化するには、耐久性も重要になる。ONEラボのチームによれば、この新しいデザインのパネルを巻いては戻す操作を500回以上繰り返しても、発電量が減少する割合は10％未満だったという。

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ただし、この素晴らしいソーラーファブリックを衣服に縫い付けるのはまだ難しい。この電池は炭素系の有機物でできており、空気中に存在する水分や酸素にさらされると、すぐに性能が低下してしまうからだ。そこでチームは現在、この電池を包み込むのに最適な素材を探している。

論文共著者の1人、ジェレマイア・ムワウラ氏はMITの取材に対して、「私たちは、この超軽量で柔軟な構造を持つ太陽電池の形状や性能を維持しながら、太陽電池として機能しない部分をできる限り取り除くために取り組んでいます」と述べている。こうした問題が解決されれば、このソーラーファブリックを多様な物の表面に貼り付けられるようになり、日常生活で大いに求められる、環境に優しく再生可能な電力を生成できるようになるだろう。

この記事は、Popular ScienceのAndrew Paulが執筆し、Industry Dive Content Marketplaceを通じてライセンスされたものです。ライセンスに関するお問い合わせはlegal@industrydive.comまでお願いいたします。