太陽光を安定したエネルギー源にするために、蓄電技術の開発がカギとなっている。こうしたなか、ウィスコンシン大学マディソン校の研究チームは、太陽光から効率的に発電、蓄電、再供給が可能な太陽光発電-フロー電池システムを開発した。

今回開発のシステムは、シリコン太陽電池に特殊な化学材料を組み合わせて最適化することで高効率になるという。市販のシリコン太陽電池で最高クラスの20％のエネルギー変換効率を達成したようだ。

シリコンとハロゲン化物ペロブスカイトを組み合わせて開発

家庭用の太陽光発電システムには、蓄電にリチウムイオン電池が用いられていることが多い。これを、液体の入ったタンクから成るフロー電池にすることで、大容量のエネルギーを低コストで貯められる可能性がある。

研究チームは以前から、太陽光発電-フロー電池システムの研究を行ってきており、2018年にはエネルギー変換効率14％のシステムを開発した。ただし、このとき用いた材料は劣化に弱いとの課題があったという。

そこで今回、太陽電池分野で注目の集まっているハロゲン化物ペロブスカイトという材料に目を向けた。特殊な結晶構造をもつ同材料のエネルギー変換効率はシリコンと比較して低いものの、ここ10年で劇的に高まり、すでに25％以上を達成している。また、効率的なエネルギーの取り込みにより、従来のシリコン太陽電池の効率を高めることも示されているとのこと。

モデリング手法により効率を最大化

研究チームは、シリコンとハロゲン化物ペロブスカイトを組み合わせることで、太陽光発電-フロー電池システムの高効率化と安定性の向上が図れると考えた。

そこで、新しいモデリング手法を開発し、フロー電池が動作する最適な電圧を予測することで、効率を最大化することができたという。これにより、エネルギー変換効率20％にして寿命は以前開発したものの数倍となり、最高クラスの太陽光発電-フロー電池システムが実現した。

今回開発のシステムはあくまで実験段階の小規模のもの。また、寿命が延びたとはいえ、実利用を考えるとまだまだ堅牢性を高める必要があるようで、研究チームは今後も技術の改善を続けるとのこと。

参照元：Merging solar cell and liquid battery produces efficient, long-lasting solar storage/ NewsWise