産業化への道筋

商業化の課題と解決策

商業化のタイムライン

2020-2022

基礎技術の確立

  • • ラボスケールでの高効率達成
  • • 基本的な安定性問題の特定
  • • 初期の産業パートナーシップ

2023-2024

パイロット生産開始

  • • Oxford PVのメガワット規模ライン
  • • スケーラブル製造技術の開発
  • • 初期商用製品のリリース

2025年~

実証実験・実用化開始へ

  • • 積水化学工業:フィルム型PSC開発中
  • • パナソニック:建材一体型PSC実証実験中
  • • 政府支援:次世代太陽電池戦略策定(2040年20GW目標)

2027-2030

市場確立

  • • シリコン市場との本格競争
  • • グローバル供給チェーン確立
  • • 次世代技術への移行

主要な課題

製造スケーリング
長期安定性
環境問題
経済性

スケーリングの課題

ラボと製造のギャップ

スピンコーティング(<0.1 cm²)から工業プロセス(>800 cm²)への巨大な隔たり。 材料の無駄が多く、量産に不適。

品質制御

大面積での均一な膜厚制御、欠陥密度の管理、 結晶化プロセスの最適化が必要。

スケーラブル技術

スロット・ダイ・コーティング

  • • 材料利用率99%以上
  • • R2R製造対応
  • • 予め計測された連続堆積

ブレード・コーティング

  • • 低コスト・シンプル
  • • 大面積対応
  • • PMMA添加剤で性能向上

製造手法比較 ※製造技術の一般的な特性に基づく相対評価値

データソース詳細

スケーラビリティ評価
スピンコーティング:

→ 小面積限定、量産不適

スロット・ダイ:

→ R2R製造対応、連続生産可能

ブレード・コーティング:

→ 大面積対応、中規模量産

気相堆積:

→ 高真空必要、設備コスト高

インクジェット:

→ 精密制御、中規模量産

材料効率評価
スピンコーティング: ×

→ 材料損失大、スピンオフ多

スロット・ダイ:

→ 材料利用率最高、無駄なし

ブレード・コーティング:

→ 材料回収可能、効率良好

気相堆積:

→ 材料損失なし、完全利用

インクジェット:

→ 精密吐出、材料節約

コスト効率評価
スピンコーティング:

→ 設備安価、材料損失大

スロット・ダイ:

→ 設備投資高、材料効率良

ブレード・コーティング:

→ 低コスト、高効率

気相堆積:

→ 高真空設備、高コスト

インクジェット:

→ 精密設備、中コスト

評価基準

各手法の産業化適合性を、スケーラビリティ(量産可能性)、材料効率(材料利用率)、コスト効率(総合コストパフォーマンス)の3軸で評価。製造技術の一般的な特性に基づく相対評価値。

評価記号: ×(不適) △(やや不適) ○(普通) ◎(良好) ★(優秀)

劣化要因

内在的要因

  • • イオン移動
  • • ハロゲン化物分離
  • • 相変化

外在的要因

  • • 湿気・酸素侵入
  • • UV光劣化
  • • 熱ストレス

対策技術

封止技術

高性能バリア層による湿気・酸素遮断。 完全密閉で10,000時間寿命達成例あり。

材料工学

混合陽イオン・ハロゲン化物による 結晶構造強化と安定性向上。

目標性能

25年
目標寿命

現状との比較

シリコン 25-30年
ペロブスカイト(研究機関・メーカーにより差) 数ヶ月〜数年
研究動向: 一部研究では10,000時間(約1.1年)以上の安定動作や屋外実証実験を報告。
封止技術の進歩により大幅な改善が期待される。

安定性向上の進展

鉛毒性の問題

環境リスク

  • • 水との接触で環境に溶出
  • • 製造工程での作業者曝露
  • • 廃棄処理時の環境汚染
  • • 大規模展開での規制障壁

規制状況

EU RoHS指令での鉛使用制限、 各国での環境基準強化により、 鉛フリー代替品開発が急務。

代替材料開発

スズ系ペロブスカイト

現在効率 14.8%
理論効率 ~30%
安定化技術の進歩により実用レベルに近づく

その他の材料

  • • ビスマス系ペロブスカイト
  • • チタン系ペロブスカイト
  • • 銀・インジウム系材料

コスト分析

データソース

注意: 上記のグラフデータは、一般的な技術評価に基づく推定値です。

ペロブスカイト現在コスト: 研究開発段階の相対コスト推定値

ペロブスカイト2030予測: 技術進歩を考慮した将来予測値

シリコン現在コスト: 既存技術の標準的な相対コスト

参考: NREL Best Research-Cell Efficiency Chart (効率データのみ)

市場予測

$2.3B
2025年市場規模
$12.8B
2030年予測

成長ドライバー

  • • タンデム技術による高効率化
  • • 建物一体型太陽光発電(BIPV)
  • • フレキシブル・軽量アプリケーション
  • • 低照度性能の優位性

市場予測データソース

注意: 市場予測データは、一般的な業界分析に基づく推定値です。

2025年市場規模: ペロブスカイト太陽電池市場の初期段階予測値

2030年予測: 技術成熟と市場拡大を考慮した成長予測値

成長ドライバー: 一般的な技術動向分析に基づく要因

参考: 業界レポート、技術動向分析(具体的な出典は要確認)

業界のパイオニア

Oxford PV

専門分野

ペロブスカイト・オン・シリコンタンデム

成果

  • • ドイツにメガワット規模パイロットライン
  • • 24.5%モジュール効率
  • • 初の商用販売開始

Saule Technologies

専門分野

印刷ペロブスカイト、フレキシブル基板

市場戦略

  • • BAPV・BIPV向け
  • • IoTデバイス用途
  • • 低照度性能活用

Tandem PV

目標

30-40%効率の耐久性最強パネル

戦略

  • • 米国内製造重視
  • • 市場破壊的価格設定
  • • DOEプログラム参加

政府支援と政策

米国の取り組み

DOE Solar Energy Technologies Office (SETO)

  • ペロブスカイト・スタートアップ・プライズ: 総額$3M、2段階プログラム
  • MAKE IT Prize: 製造施設建設支援$15M+$30M
  • エネルギー安全保障重視: 国内製造能力強化

出典: DOE American-Made Challenges: Perovskite Startup Prize
• 第1段階: $200K × 複数チーム
• 第2段階: $500K + $100K技術支援バウチャー
• 2021年3月発表、2024年1月最終受賞者発表

$3M+
ペロブスカイト専用プログラム

国際的動向

日本政府支援

環境省・経産省による大規模支援策
GW級量産体制構築を目標

中国・韓国

製造規模拡大、効率記録更新

EU・米国

研究開発支援プログラム

参考: 環境省報道発表
• 日本: 環境省導入支援事業、経産省量産化支援
• 米国: DOE Solar Energy Technologies Office各種プログラム
• EU: Horizon Europe研究開発支援
※ 具体的な金額は各政府発表に基づく

将来ロードマップ

NEDO 太陽光発電開発戦略 2025(公式文書)

NEDO 太陽光発電開発戦略 2025

  • • 2050年カーボンニュートラル実現に向けた戦略
  • • 2040年度電源シェア: 23-29%達成目標
  • • システム単価: 26万円/kW(2024年実績)
  • • ペロブスカイト太陽電池のリサイクル技術開発

技術開発重点領域

  • • 高付加価値製品・システムの開発
  • • 資源循環型社会の構築
  • • 使用済モジュールのリサイクル技術
  • • 両面発電型・ペロブスカイト対応

出典: NEDO 太陽光発電開発戦略 2025 (2025年3月策定)

商業化マイルストーン(NEDO/経産省データ)

コストについて

システムコスト: 太陽光発電システム全体(パネル + パワーコンディショナー + 架台 + 工事費)

パネル単体コスト: システムコストの約40-60%(現在: 10-15万円/kW → 2030年目標: 6-8万円/kW)

年間発電量: ペロブスカイト太陽電池による年間総発電量(2025年0.2TWh → 2030年15.0TWh)

ロードマップデータソース

NEDO: 太陽光発電開発戦略 2025(2025年3月策定)

目標: 2050年カーボンニュートラル実現

電源シェア: 2040年度23-29%達成目標

出典URL: https://www.nedo.go.jp/content/800022979.pdf

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参考文献・出典

NEDO - 太陽光発電開発戦略 2025 (2025年3月策定)

• 積水化学工業 - フィルム型PSC開発 (2025年現在)

• パナソニック - 建材一体型PSC実証実験 (2023年8月開始)

• 富士経済 - 市場予測2兆4000億円 (2040年)

• 政府戦略 - 次世代型太陽電池戦略 (2025年)

※ NEDO公式文書、企業公式発表に基づく(2025年9月時点)