ソーラーパネルの画期的な進歩が「ユーティリティ」への道を開く

「二次元」材料の効率を2倍にすることで、宇宙で太陽エネルギーを大規模に採取することが経済的に実行可能になると研究者らは言う

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宇宙にある太陽電池パネルアレイの図

科学者たちは、超軽量太陽電池の効率を2倍にする方法を発見し、これを利用して宇宙でこれまでにない規模で太陽エネルギーを収集できる可能性があると主張している。

ペンシルベニア大学のチームが製作した次世代ソーラーパネルは、人間の髪の毛よりも千倍以上薄い層を使用しているが、市販の太陽電池と同等の量の太陽光を吸収できる。 原子数個分の厚さしかないため、その極度の薄さから二次元、つまり 2D TMDC という名前が付けられました。

研究者らによると、従来のシリコン太陽電池と比較して重量当たりの発電量が多いため、太陽エネルギーを採取するために宇宙に送るのに非常に適しているという。

ペンシルバニア大学のディープ・ジャリワラ氏は、「高い比出力は、実際、宇宙ベースの光採集技術や環境発電技術の最大の目標の1つである」と述べた。

「これは人工衛星や宇宙ステーションにとって重要なだけでなく、宇宙で実際に実用規模の太陽光発電が必要な場合にも重要です。輸送しなければならない[シリコン]太陽電池の数が非常に多いため、現在宇宙船は搭載できません」そういった種類の材料を経済的に実行可能な方法で入手できます。」

革新的な太陽電池をコンピューターでモデル化することで、ジャリワラ教授と彼のチームは、これまでに実証されたものと比較して効率が 2 倍になる設計を思いつくことができました。

この研究を詳しく説明した「2D励起子太陽電池はどの程度優れているのか?」と題された論文が、火曜日に科学雑誌Deviceに掲載された。

研究者らは現在、この設計で大規模な生産を実現する方法を見つけたいと考えている。

「人々は、2D TMDC が優れた太陽光発電材料であることに徐々に気づき始めていると思います。ただし、地上用途ではなく、宇宙ベースの用途など、モバイルでより柔軟な用途に適しています。」とジャリワラ教授は述べました。

「2D TMDC 太陽電池の重量はシリコンまたはガリウムヒ素太陽電池の 100 分の 1 です。そのため、これらの太陽電池は突然非常に魅力的な技術になりました。」

欧州宇宙機関は、Solaris プログラムを通じて宇宙ベースの太陽光発電の研究を計画しています

宇宙ベースの太陽電池アレイの概念は、50 年以上前に初めて理論化され、科学者らは、太陽のエネルギーがマイクロ波に変換され、地上の受信ステーションに送られて電力に変換される可能性があると指摘しました。

雲量や太陽の典型的な周期によって制限されないため、地上の設定に比べていくつかの利点があります。

ペイロードを宇宙に運ぶコストを大幅に削減したSpaceXのような民間宇宙企業の出現を含め、太陽エネルギーハーベスティングや軌道ロケット打ち上げによるいくつかの大きな進歩と開発を受けて、研究は近年加速している。

先月、日本の宇宙機関JAXAは、2025年までに宇宙に商業規模の太陽光発電所用の初の衛星送信機を設置することを目指していると発表した。

欧州宇宙機関も、ソラリス計画を通じて、この未利用の再生可能エネルギー資源の開発プログラムを確立することを計画しています。

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欧州宇宙機関は、Solaris プログラムを通じて宇宙ベースの太陽光発電の研究を計画しています

ESA

宇宙にある太陽電池パネルアレイの図

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