日本电气通信大学开发的圆筒形钙钛矿光伏电池

日本电气通信大学正致力于将下一代光伏电池“钙钛矿”加工成圆筒形，以提升耐久性，力争推动相关技术的实用化。与平面形相比，圆筒形有望提高发电量。计划于10月成立产学合作联盟，推进量产技术开发、用途拓展和性能评估，力争实现产品化。

钙钛矿光伏电池作为轻量、可弯曲、高发电效率的下一代光伏电池而备受期待。不过，由于容易与水分和氧气发生反应，导致晶体结构劣化，目前的耐久性被认为最多为10年左右。相比之下，硅光伏电池的耐久性被认为可达约30年，因此延长钙钛矿电池寿命的技术的开发仍是一大挑战。

日本电气通信大学的研究团队一直在开发将光伏电池单元像荧光灯一样密封在圆筒形玻璃管中的技术。通过将电池放入玻璃管内，可以抑制雨水和风的影响导致的劣化。

发电量达到平面形的2倍

此外，将形状从平面改为圆筒形后，不仅能利用直射阳光，还能吸收反射光等各个方向的能量。截至目前的研究已证实，与平面形相比，每日总发电量可提高至1.5至2倍。横川慎二教授表示：“不仅在太阳高度较高的时段，通过全天候接收来自不同方向的光线，还能有效增加每日发电量”。

平面形光伏发电需要在考虑太阳的入射角的情况下进行安装，在场地选择上受到限制，通常只能安装在开阔的空地或建筑物屋顶等处。圆筒形则具有优势，即使在太阳入射角较小的早晚时段，或直射日光难以照射的城市建筑墙面和农田等以往难以安装的地方，也能有效利用。

研究团队将该技术应用于钙钛矿材料，自4月起在静冈县菊川市的日本农林技术研究所茶业研究中心的茶园内，启动了圆筒形钙钛矿光伏电池的发电量测量及茶叶生长评估的实证试验。此前的试验表明，不仅能透过茶树生长所需的光线，还易于抵御风雨，在台风天气下也不会倒伏。今后还计划在东京都大岛町开展实证试验。

随着对有效性和安全性等研究的不断深入，为推动大学研究成果的产业化，计划成立产学合作联盟。将充分发挥民间企业的技术实力和开发能力，集中攻克玻璃管的加工与密封技术、布线及电力控制等实现实用化的各项课题。

随着日本电机厂商和电缆厂商等企业的参与，将建立性能评估、安全性以及维护管理等方面的方法。横川教授表示：“为了推动大学研究阶段之后的社会实际应用，有必要与企业合作，共同制定相关机制和规则”。

全球市场到2040年将达约4万亿日元

钙钛矿光伏电池的市场有望迎来快速增长。调查公司富士经济（东京都中央区）的预测显示，2025年全球市场规模达到1476亿日元，到2040年有望增至3万9480亿日元。在中国，已开始运行吉瓦时（GWh）级的量产设备，大规模生产体系的构建正在推进，从日本企业来看，积水化学工业等企业也在推进量产体系的建设。

日本政府也将推动产业发展。日本经济产业省在2024年11月发布的《下一代光伏电池战略》中，提出统筹推进量产技术的掌握、生产体系的完善以及需求创造的方针。力争2040年实现约20吉瓦的装机容量。作为主要原材料的碘，日本占全球产量的约3成，因此从经济安全保障的角度也备受期待。

不仅是转换效率，开发竞争已扩展到量产技术、耐久性以及用途开拓。着眼于未来的大规模普及，东京大学等正与企业合作，研究回收碘和铅等材料的再利用技术。电气通信大学的特聘教授早濑修二等人也在推进以锡替代铅的无铅型钙钛矿光伏电池的研发。

在中国企业加快建立大规模生产体系的背景下，日本若要保持竞争力，不仅是价格和转换效率，还必须开拓墙面、农田等新的发电场所，利用包括回收利用和无铅技术在内的自主技术促进产业化。