電子樹木の中のひこにゃん

 

 

【田圃のひこにゃん】

彦根市は22日から市役所１階ロビーで、ひこにゃん田んぼアートに関する写真パ
ネル展を開く。準備時期から田植え作業（５月２９日）、最新の様子までの写真
約20点を展示する。開館は午前８時半～午後５時15分。今月31日まで。また、市
内石寺町の田んぼに描かれている「ひこにゃん田んぼアート」の見学ツアーが９
月18日に行われる。対象は小学生以上で小学生は保護者同伴。午前９時までに荒
神山自然の家（日夏町）のクラフト棟に集合し、荒神山の山頂まで登り、田んぼ
アートを見学。下山後にはクラフト作りも体験できるという。持ち物は帽子、運
動靴、軍手、タオル、飲み物など。定員百名。参加費はウォーキングのみが百円、
弁当付きが七百円、弁当とクラフト付きが千円。
尚、申し込みは自然の家　TEL0749（28）1871。

 

物質・材料研究機構(NIMS) 太陽光発電材料ユニットは、JST戦略的創造研究推進
事業（CREST）研究領域「太陽光を利用した独創的クリーンエネルギー生成技術
の創出」研究課題「色素増感太陽電池におけるデバイス物性に関する研究」で、
色素増感太陽電池の世界最高効率を11.4％に伸ばし、５年ぶりに更新したという
（2011.8.25）。

 

米・ニューヨークに住む13歳の少年が、画期的な太陽光発電のモデルを発表し注
目を集めている。従来の発電パネルは平面のものが一般的だったのだが、彼が発
表したのは、木の枝葉をモチーフにした発電モデルという。その効果は従来型の
ものよりも20パーセントも効率的に発電できるという。冬の日の短い時期には、
50パーセントも発電効率がアップする。木の枝葉はお互いに光を遮らないように
できており、そのメカニズムは「フィボナッチ数列」に基づいているものである
ことを知り、それを元に太陽光パネルを配置し、自ら作った平面パネルと比較し
て実験を行ったところ、発電効率は木のモデルの方が20パーセント優れており、
さらに１日の発電時間も2.5倍長く稼げることがわかった。さらに冬の時期にな
ると、発電効率は50パーセントも上回った。

バイオミミクリーを字でいくようなニュースだが、それにしても恐るべし中学生。
きみは人類とこの地球を救ってくれた・・・といえば大袈裟か。そんなことない
ような気もする。配線の引き回しやパネルの配置の煩雑さが問題になりそうだが、
パネルの設置位置が決まれば、太陽光の自動追尾型でなくて、固定型でも効率の
向上を示唆している。また、直射光だけでなく、散乱光をうまく受光変換できれ
ば複雑な配置をしなくてもカバーできることを。また、パネルを分散することで
放熱効果を高め、シリコン素子の昇温による変換効率低下をうまく防いでいるこ
とを示唆している。つまり、光電変換、配線、放熱、保護膜などの機能を‘ネオ
コンバーテック’で薄膜加工できれば電力単価を￥７/kwh以下にすることも可能
だということを教えてくれているように思える。

【究極のデジタル技術  量子ドット】

量子ドット同士が隣接することで、そこに閉じ込められた電子が量子力学のトン
ネル効果により、量子ドット間を移動し、従来の半導体では電子が移動できるの
は、伝導帯、価電子帯だけでしかなかった。ところが、トンネル効果により、中
間バンドについても電子の移動できる「ミニバンド」が形成され、より効率的に
電気を取り出せることができ、光を複数のバンドギャップで分割して吸収できる
ことで熱として失われていたエネルギーのロスを減らし高効率エネルギー変換が
できる（『炉心溶融とデザーテック』）。例えば、レンズで太陽光を集光した場
合、従来の中間バンド型太陽電池の理論的変換効率は最大で63％（集光なしでは
47％）でしたが、中間バンドが４つになると最大75％（集光なしでは57％）にな
ると予測されている。原理的に中間バンドをさらに増やせば、80％も達成できる
とまで言われている。

量子ドットはまだ研究途上の技術で、最適な中間バンドを導ける量子ドットの形
状制御、位置精度、そして最適な材料の組み合わせという３要素が欠かせない。
ミニバンドで電子や正孔がスムーズに流れるためには、量子ドットがきれいに揃
っていることが前提で、それが実現できるようになるにはあと10年くらいはかか
るという（荒川泰彦教授）。制御技術と材料技術を確立できれば量産化は難しく
ない。塗布型のプロセスで量子ドット太陽電池を作れる可能性もある。今のとこ
ろ、実験室で変換効率は16％くらいだとされる。原子力発電開発に投じられる予
算を量子ドットに振り向けば、ここ数年で実用化可否が決定できるだろう。実用
可能ということになれば開発は一気に加速し、2021年には最も先進的なスマート
グリッドのモデルができあがっていることだろう。と同時に、地球温暖化問題の
解決の「バーゲンパワー（切り札）」のになるだろう。

田圃のひこにゃんのニュースは、色素増感型太陽電池のニュースから13歳の中学
生の太陽電池の高変換効率方法の発見へと意外な展開をみせ、量子ドット太陽光
発電の開発へと繋がった。なにも、75%の変換効率の半分でも充分ではないかとも
思うが、膨大な設置面積を半分に、あるいは10分の１にできるとなれば、この彦
根周辺電力は福井県に依存しなくとも賄え、未来永劫、淀川・琵琶湖水系人工的
な放射能禍に悩まさせられずに済む。それだけではなく、水上バイクや自動車の
騒音・排気ガスからも解放されることにもなる。