太陽光発電の普及の背景とか動向とか。時々更新。
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放射強制力: IPCC AR4 WG1 Table 2.1 (図示は Figure2.20) より。1750～2005年の間のCO2増加による放射強制力の増加は1.66W/m2。 地球の表面積：5.1×10^14m2。
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- 5. 原油の価格変動 化石燃料の価格が上がるのもリスクだが、 価格が読みにくいこと自体も経済的なリスク 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 価格（米ドル/バレル） 年 データ出典：BP Statistical Review of World Energy 2013 物価変動考慮価格 （2011年ドル換算） 当時のドルでの価格 5
- 6. 増大する化石エネルギー輸入額 化石燃料の輸入金額の推移 １０兆円以上 ここ１０年で年あたり１０兆円前後増加 年２０兆円以上のお金が国から流出中 （「 低炭素社会づくりのための エネルギーの低炭素化に向けた提言」 （環境省）に加筆） 6
- 9. 温暖化傾向は明らか。人為的である確率も９０％超。 対策をしないのは経済面でも非合理的（国連、IEA、OECD等々） 地球温暖化 グラフ：気象庁 図：環境省「STOP THE 温暖化 2012」より 9
- 11. 対策無しの場合：62Gt 積極的に対策を講じた場合：14Gt 2005 2010 2010 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 70 60 50 40 30 20 10 0 炭素回収貯留(CCS) 原子力 再生可能エネルギー 発電効率改善／燃料切替 消費燃料切替 消費エネルギー効率改善 エネルギー源 での対策 需要側での 対策 年間CO2排出量(Gt) 年 排出量削減の道のり （エネルギー部門についてのIEA による見通し） (IEA, Energy Technology Perspective 2008 を基に再作成) ・あらゆる種類の対策が必要；「銀の弾丸」(silver bullet)は無い！ ・エネルギー源（発電等）側での対策が半分、消費側でもう半分 「再生可能エネルギーの大量普及が必須」（ＩＥＡ） 11
- 34. 導入の効果 電力 ０ １２ ２４ 100GWp（日本の年間発電量の約１割分）を導入した場合： 年間の排出削減量：約66Mt‐CO2/年 ・日本の事業用電力のCO2排出量の約２割を削減 ・日本全体のCO2排出量の約５％を削減 火力発電 ： 1kWhあたり519∼975gのCO2を排出 （平均約690g‐CO2/kWh） 太陽光発電 ： 1kWhあたり17∼48gのCO2を排出 差し引き1kWhあたり 471∼958gのCO2を削減 （平均約660g‐CO2/kWh） 電力需要 時刻 太陽光 火力発電の運転量を減らし、温暖化ガスの排出量も減らす 34
- 35. 国単位での実用例（ドイツ） 出力が変動しても、風力も太陽光も ちゃんと実用になる （気象予報に基づいて出力予測 →それなりに「アテに出来る」電源に） 太陽光 風力 輸出 輸入 旧来発電所（＞100MW） 風力 太陽光 価格（前日） 価格（当日） (Analysis on the electricity market in Germany, Fraunhofer ISE) 35
- 40. 色素増感太陽電池 半導体 (TiO2) 電解質色素 透明電極 透明電極 製造が簡単で、カラフルな太陽電池 変換効率と耐久性の向上が目下の焦点 (Fraunhofer ISE / DyeSol） 40
- 42. 多接合型太陽電池 Si系スタックセル フレキシブルな製品が市販されている (Uni‐Solar) （"i" の表記はドーピングしていないことを示す； nとpの中間的な性質を持つ半導体層） III‐V族化合物系スタックセル 桁違いに高価だけど高性能 宇宙用／集光型システムなどで利用 （n+, p+ などの表記はドーピング濃度の違い； 電気的特性を微妙に変えてあることを示します） CIS系スタックセル 研究段階 Si系より性能が良くなりそう？ 透明導電膜 n型バッファ CuGaSe2 (Eg~1.7eV) CuAlO2 など n型バッファ CuInGaSe2 (Eg~1.1eV) 裏面電極 基板 （青板ガラス、箔、ポリマー等） n+InGaAs n+AlInP:Si n+InGaP:Si p InGaP:Zn p AlInP:Zn p++ AlGaAs:C n++InGaP:Si n+AlInP:Si n+InGaAs:Si p InGaAs:Zn p+ InGaP:Zn p++ AlGaAs:C n++InGaP:Si n+InGaAs:Si n+Ge p Ge基板 InGaP トップセル InGaAs ミドルセル Ge ボトムセル トンネル接合 トンネル接合 ＆バッファ 透明導電膜 バッファ 基板（ガラス） p a‐Si n a‐Si i a‐Si p μ‐Si n μ‐Si i μ‐Si バッファ 透明導電膜 電極 アモルファスSi トップセル 微結晶Si トップセル トップセル ボトムセル 利用する光の色が異なる太陽電池を積層（スタック）して、太陽光をより効率よく変換する 42
- 43. 研究レベルの太陽電池の変換効率の推移 （世界記録として公式に認められたもの） 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 1975 （データ出典：NREL, Best Research‐Cell Efficiencies） 変換効率（％） ２接合集光式 ３接合集光式 単結晶シリコン 多結晶シリコン 薄膜シリコン ＣＩＧＳ ＣｄＴｅ 色素増感 有機薄膜 ＨＩＴ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 年 2015 43
- 44. 各種太陽電池の特徴 変換効率 省資源性 フレキシブル化 価格 単結晶シリコン ◎ △ × △ 多結晶シリコン ○ △∼○ × ○ 薄膜シリコン △ ◎ ◎ ○ ＨＩＴ ◎ ○ × ○ ＣＩＧＳ ○ ◎ ◎ ◎ ＣｄＴｅ △ ◎ ○ ○ 色素増感 △ ◎ △ − 有機薄膜 △ ◎ ◎ − III‐V属多接合 ◎◎ △ ○ ◎（集光） それぞれ特徴がある（得意とする応用分野も異なる） 44
- 47. 建材一体型ＰＶシステム 現時点ではまだマイナー 市場規模：2011年：58億ドル (MarketsandMarkets調べ) ・流通量が少なく、比較的高価 ・美観や強度に対する技術的要件がより高度になる 経験の浅いメーカーの製品ではトラブル例も ・フレキシブル型など、新しい技術も投入されつつある 今後、桁違いの拡大が予測されている 市場規模：2016年には 127億ドルに？ (MarketsandMarkets調べ) 太陽光発電の中でも比較的未成熟で、拡大の余地が大きい市場 47
- 67. 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Q1 Q3 Q2 Q4 年・四半期 設備容量あたりの導入費用（ユーロ/kW） （データ：BSW‐Solar, IEA‐PVPS ） 5.000 1.776 （約21万円/kW） 太陽光発電設備導入費用の推移の日独比較（税抜） ドイツ （屋根設置、 100kW以下） 日本（10kW以下） （2006年の為替 レートの場合） 日本のＰＶコスト低減は遅れている 設備導入費で２倍以上の差（ＦＩＴの買取額（タリフ）では３倍以上） 彼我の価格差は技術的要因よりも、人的要因によるところが大きい 67
- 71. （同量の燃料） 製造 発電 燃やす 蒸気 タービン 発電 発電時は燃料不要 再生可能エネルギーは「前払い」 電力 電力 発電時も燃料が必要 71
- 79. ＦＩＴの次 の選択肢の例 (a) 単純にFITの買取額や買取範囲を減らしていく (b) ＦＩＰ (feed-in premium; 市場取引価格にゲタを履かせる形態の助成） (c) 入札式FIT （買取額を入札で決める） (d) グリーン電力証書ベースの方式(RPS等） 等々 価格低減により、日照条件の良い国々では、殆ど助成無しでも増加が見込まれる。 （現状でも下手にディーゼル発電するより安くなってきている） いずれにせよ、だんだん競争は強まる。 運用コスト低減と品質の確保の両立が必須に。 79
- 86. 解説資料 太陽光発電全般 ・産総研 太陽光発電研究センターの解説「太陽光発電とは」 http://unit.aist.go.jp/rcpvt/ci/about_pv/index.html ・「波に乗れ にっぽんの太陽電池」 各国動向と助成制度のポイントを解説 ・「図解 最新太陽光発電のすべて」 技術的な話をご紹介 ・「太陽と風のエネルギー」 小・中学生向け図鑑（やや高価） ・「国民のためのエネルギー原論」 エネルギーや政策の議論の叩き台に 助成制度 ・なっとく！再生可能エネルギー http://www.enecho.meti.go.jp/saiene/index.html ・「フィードインタリフ制度」（固定価格買取制度）解説 http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/WhyFIT/ だまされないために ・ニセ科学の見分け方 http://ksakurai.nwr.jp/R/slides/Nisekagaku.pdf 86
- 93. ある種の陰謀論へのツッコミ ・ 地球温暖化は、科学者が研究費を得るためにでっち上げた陰謀だ ？ →そのような確実かつ検証可能な証拠がない。（証拠なしに人を犯罪者扱いしている） →世界中の、何千人もの人間が、何十年もそのような陰謀を進めていると考えるのは 非現実的。 →それだけの大規模な取り組みの結論をひっくり返せたら、科学的にものすごい業績 （それこそ、アインシュタインの全業績に匹敵するかも）。インセンティブはより強い。 科学者としては、結論をひっくり返す方が大業績。陰謀論の論理自体に無理がある。 →懐疑論者は、 オレはそういう証拠をみつけたぞ、どうだ凄いだろう と 科学的に十分な裏付けが無いのに主張している。 オレオレ詐欺 と変わらない。 ・ 地球温暖化は、原発や再生可能エネルギー業界の利権による陰謀だ ？ →利権の存在のみを根拠に疑うならば、最大の利権である化石燃料業界を疑わないのは なぜ？ 93
- 100. 温暖化ガスの排出量 温暖化ガス(CO2)の排出量を数％以下に削減できる 0 200 400 600 800 1000 化石燃料火力発電 原子力発電 波力 海洋温度差 太陽光発電(旧来技術) 太陽光発電(最新技術) 風力発電(寿命20年) 地熱 水力 バイオマス火力（森林） 発電量あたりの温暖化ガス排出量 (g‐CO2/kWh) 再生可能 エネルギー 枯渇性 エネルギー 11 15 25∼34 17∼31 31∼48 ∼132 ∼91 10∼29 519∼975 大幅削減（多くは数％まで減少） ・全て日本国内での見積もり。出典は別記。 ・風力は設計寿命の20年、他は稼働期間30年で計算。 ・波力と海洋温度差のデータは古く、これよりも向上が予想される。 26∼62 100
- 101. エネルギーペイバックタイム(EPT) 多くの再生可能エネルギーは、既に化石燃料以上の性能を持つ ・全て日本国内での見積もり。出典は別スライド参照。 ・波力と海洋温度差のデータは古く、これよりも向上が予想される。 0 2 4 6 8 10 化石燃料火力発電 原子力発電 波力 海洋温度差 太陽光発電(旧来技術) 太陽光発電(最新技術) 風力発電(寿命20年) 地熱 水力 バイオマス火力（森林） 太陽熱温水器等（参考） エネルギーペイバックタイム（EPT）（年） 再生可能 エネルギー 枯渇性 エネルギー 1.3∼2.3 0.60 0.97 0.56∼0.79 0.96∼1.9 1.4∼2.6 ∼6.0 ∼3.75 0.40∼1.3 1.4∼5.0 1.9∼5.3 各種発電方式のエネルギーペイバックタイム （日本国内での見積もり、風力以外は寿命３０年） 101