取り組んでいる課題
一見すると、「透明な太陽電池」という概念は矛盾しているように思えます。従来の太陽電池は光を吸収することで発電しますが、透明材料は光をほとんど吸収せずに透過させることが求められます。太陽電池において光子吸収は不可欠ですが、過度な吸収は透明性を損ない、応用性能を低下させます。そのための課題は、可視光の透過性にほとんど影響を与えずに太陽エネルギーを利用することです。
この課題を克服できれば、透明太陽光発電技術には多くの応用が期待できます。例えば、透明太陽電池モジュールを建物や車両の天窓に組み込むことで、自然光を取り込みながら発電することが可能になります。また、生体適合性のある透明センサーをフォトメディカル用途に活用し、無線による健康モニタリングや光集積型ウェアラブル電子機器を実現できます。さらに、透明太陽電池パネルを温室の屋根に組み込むことで、最適な光透過を維持しながら発電し、作物の成長を支援することも可能です。
図1. 透明太陽光発電の応用例。(a) 天窓型太陽光発電。(b) 車両サンルーフ。(c) 生体医療用途向けバイオセンサーおよびウェアラブル電子機器。(d) 温室屋根向けアグリボルタイクス（農業用太陽光発電）。
私たちの解決策
透明太陽電池を設計する一つの方法は、人間の目には見えない紫外線（UV）および近赤外線（NIR）の波長を選択的に吸収し、可視光の大部分を透過させることです。この選択的吸収は、ペロブスカイト半導体の組成設計によって実現されます。ペロブスカイトの組成を調整することで、光吸収帯域を紫外線および近赤外線領域へと移動させることができます。
さらに、欠陥不活性化（パッシベーション）、界面エンジニアリング、分子設計を活用した透明電極の開発により、効率と安定性の向上を図ります。これにより、既存のインフラ、輸送システム、透明電子デバイスからエネルギーを回収しながら、その機能性や美観を損なわない持続可能な発電技術の実現を目指します。
図2. (a) ペロブスカイト吸収層の光学的透明性。(b) 人工太陽光照射下での光起電力応答の実証。
