果物から発電塗料!?

引用元:<http://wired.jp/2013/11/04/blueberry-solar-power/

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ブルーベリーの果汁からつくる太陽光発電塗料

 

『ベスト・キッド』のミスター・ミヤギならこう言うだろう。「塗料を塗れ。明かりをつけろ」。冗談はさておくとして、太陽光発電について考えてみよう。もし値段が高くて重いシリコンのパネルではなく、塗料をひと塗りして発電することができるなら、素晴らしいことではないだろうか?

 

実をいうと、この解決策のために何年も研究が行われている。しかし最近になってようやく、市場への投入を考えられるような結果が得られた。イタリアには、この分野で最先端の研究所のひとつがミラノ・ビコッカ大学にある。名前は「Mib-Solar」という。

 

ここでは、DSCテクノロジー(Dye-sensitised Solar Cells:色素増感太陽電池の頭文字。これが魔法の塗料の名前だ)が特殊な環境で実験されている。そこには、赤道における太陽天頂角が45度にあるときの太陽光を、小規模で再現した特殊な電灯がある(その光は1平方メートルあたり1,000ワットに相当する)。隣接する部屋では、光をとらえて、これを完全にグリーンな電力に変えることのできる着色料がつくられている。まずは順番に見ていくとしよう。

 

パネルよりも簡単でシンプルなテクノロジーは、ある事実からも必要とされている。パネルは、一般的に屋根の上、つまり建物の一部のみにしか設置できない。一方塗料は、どこにでも塗ることができる。住宅にとっては、屋根が太陽光発電設備の設置に最も適した場所であるのは変わらないが、高層ビルに関しては、巨大な建物は4つの垂直な壁で構成されている。ミラノのCityLife地域にそびえる新しい高層ビルのひとつ、ウニクレディト・タワーについて考えてみよう。屋根は全体のごくわずかな部分にすぎない。反対に、垂直の壁は非常に大きな面積で広がっている。太陽光発電塗料を塗ることで、エネルギーの観点から得られる利益は莫大だ。世界のさまざまな都市の風景を変容させている新世代のすべての建物は、完全にDSCテクノロジーに適している。

 

ほかにも利点はある。この太陽電池有機塗料は、パネルよりも経済的だ。「わたしたちは塗料のコストを、パネルをつくるシリコンの5分の1と計算しました。中国との競合のために価格が低下しているとはいえ、シリコンは非常に高価です」と、Mib-Solarの副所長で、ミラノ大学物質科学科の有機化学特任教授、アレッサンドロ・アッボットは説明する。

 

「太陽光発電塗料が、基本的に有機塗料や酸化チタンでできていることを考えてみてください。大量にわずかな値段でつくることのできる材料です」。価格は唯一の長所ではない。すでに述べたようにこのシステムの柔軟性は、建物の多くの面を利用することを可能にする。さらに? 「この塗料は、淡い光でも機能します。つまり夜明けや夕暮れ、曇り空などの条件、垂直の位置でもいいのです。最良の天候条件で、水平に置かれることで最もよく機能するシリコンとは異なります」。

 

ここに至ると、太陽光発電塗料の弱点がどのようなものかを尋ねてみたくなる。「パネルはより長もちです」と、アッボットは説明する。「パネルの保証期間は25年です。実際には30〜40年前に設置されたものがいまでも稼働しています」。これに対して有機塗料は? 「持続するのは10〜15年です。さらに、エネルギーの発電効率を考慮すべきです。ソーラーパネルの効率は、太陽から吸収されたエネルギーの15%です。一方、有機塗料は6〜7%です」。しかし、ここで前の話に戻る。効率の低さは、より広く設置することによって埋め合わせることができるだろう。

 

太陽電池で構成されるこの有機塗料は、どのようにして得られるのか? 「基本原理は、葉緑素の光合成です」と、教授は説明する。「わたしたちの塗料を構成する色素は、太陽の光を吸収すると、光起電プロセスを活性化させ、電気回路を通して電流を流すことができます」。さまざまな種類の果物の果汁(ブルーベリー、ハイビスカス、ラズベリー、ビーツ、赤ワインでもいい。というのも、この塗装に最も適している色は赤〜紫だからだ)をこのために加工したものが、太陽電池を機能させるための塗料として用いられる。一種の人工葉緑素が太陽の光をとらえ、これをエネルギーに変える。

 

太陽電池は、一種の特殊なシルクスクリーン印刷機を用いてナノ構造の酸化チタンを塗布した原紙をもとにして準備される。一度準備されると、基礎セルは温められ、有機塗料の中に24時間浸される。塗料が酸化チタン上に固定されるようにするためだ。

 

太陽光発電塗料は、建物の外面のガラスにも応用される。生産するのに使われる有機材料の色によって透明度は低くなる。必然的に色の濃いガラスほど、より多くの太陽エネルギーをとらえるということになる。

 

Mib-Solarは、太陽光発電塗料をテストするために、さまざまな方面で尽力している。例えば2007年に始まったTifain計画には、ロンバルディア地方も関与している。これには、Mib-Solarや大学の他の部局以外にも、ロンバルディア地方にある太陽光発電事業をもつ中小企業も参加するだろう。目的は、既存の建物や新しい建物の壁や窓に利用するための、DSCテクノロジーを用いた「建築用シート」のプロトタイプを開発することにある。

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太陽光パネル設置は費用的に高いですし、やっぱり設置工事がめんどくさいなと考えてました。

 

塗料であれば、基本塗るだけですので楽ですし、経済的ですよね。

早く実用化してほしい。

 

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