実用化に向けて各社がしのぎを削るペロブスカイト太陽電池。熾烈な技術開発競争が、優れた技術を生み出す

私は仙台生まれ仙台育ちで、東北大学の工学部に進みました。そこで博士号を取って、2002年にポスドクとしてつくばの産業技術総合研究所（産総研）に行きました。そのときに、有機太陽電池のプロジェクトに関わったのが始まりです。当時はまだ太陽電池自体が流行っておらず、私が行ったときたまたまそのプロジェクトがあったという感じでした。しかし太陽電池はその後、時代の流れにうまく乗ってどんどん脚光を浴びていきました。10年後の2012年に金沢大学に移りましたが、ずっと有機太陽電池の研究を続けていて、今もその一種であるペロブスカイトの研究をしています。2002年から関わり始めたので、もう20年近く有機太陽電池の研究を続けていますね。

エネルギーは人間の生活に直結する重要なものです。そこがエネルギー分野の研究で一番の面白いところだと思います。優れた研究成果を出せば、それを人々の暮らしに役立てて、社会に貢献することができます。学生に教えるときも、エネルギーは日本で一番重要な産業だと話していますし、そう言うと学生も興味を持ってくれます。

ペロブスカイト太陽電池は、低照度でも発電でき、エネルギー変換効率が高いのが特長です。ただ、水に弱く、耐久性が低く寿命が短いという欠点もあります。そのため多くの企業や大学の研究者は、手間と費用をかけて水が入らないようガラスやフィルムでガチガチに保護するという対策をとっています。しかし私たちは、イオン液体を添加することで水をはじく技術を開発しました。この方法を使うと、ペロブスカイト自体が非常に強くなり、寿命が伸びることがわかっています。つまり、水に弱いという課題を克服できるだけでなく、耐久性が低く寿命が短いという弱点もカバーできるのです。添加するイオン液体の必要量はわずかなので、ガラスやフィルムを使って保護する方法よりずっと低コストで済みます。

高性能になるタンデムについても独自のアプローチを進めています。タンデムというのは、複数の太陽電池を組み合わせ、より効率的に太陽光を電気エネルギーに変換する方法です。太陽電池を2つ直列に配置すれば、同じ面積でも2つ分の性能を発揮するわけです。ガラスを使った建材などはありますが、フィルムでこれをやろうとしているのは私たちだけです。基礎的な技術は構築できたので、これからさまざまな組み合わせを試してより良いものにしていきます。

デバイスシミュレーションにより最適化されたトップとボトムセルの分光感度とI-V特性（M. I. Hossain, Md. Shahiduzzamn，T. Taima et al, Solar RRL 2100509（2021）

思い返せば、そもそも博士課程に進んだ理由が起業するためでした。大学に入学した1993年頃に読んでいたアメリカの経済誌「Forbs」の日本語版に、海外ではベンチャー企業を大学の先生が作っているという話が載っていたんです。当時は日本で大学の先生や公務員が会社を作ることはほとんど行われていませんでしたが、記事を読んでそういう時代が10年後くらいに来ると思い、それで私は大学院に進学しました。

しかし産総研では企業をサポートする業務に追われ、起業したいと思っていたことさえ忘れていました。残りの人生を研究者の育成に使いたいと思い、金沢大学にやって来ました。起業については全く考えておらず、学生たちを良い研究者に育てることにずっと力を注いできました。その一方でライフワークである自分の研究も続けていて、今年に入って起業を検討し始めました。そのときになって、ようやく学生時代に起業を想定して博士課程に進んだことを思い出しました。ずいぶん遠回りをしましたが、起業に関してはなるべくしてなったという気がしています。

良い性能を出せたときの喜びは何にも代えがたいですね。産総研時代に有機太陽電池で性能を向上させることに成功してプレスリリースを出したときは嬉しかったです。

辛いこともありました。ペロブスカイト太陽電池の技術開発には政府も力を入れていて、巨大な国家プロジェクトが動いています。残念ながら、我々はメンバーに入れてもらえませんでした。今回会社を作ろうと思い立ったのも、その悔しさが大きなモチベーションになりました。国のプロジェクトに関われないなら、民間の力を借りて自分たちでやろうと奮起したわけです。苦い経験でしたが、あの悔しさがあったから頑張ってこられたのも事実です。仲間と結束し、この状況を打開するにはどうすればいいのか考え、ともに戦略を立てて努力を重ねてきました。論文もたくさん出しましたし、新しい技術も生み出して特許も出願しました。仲間と一緒に会社を立ち上げることになり、いまはむしろ、あのとき国家プロジェクトのメンバーにならなかったことに感謝しています。

できるだけ民間の力で事業展開してきたいですね。あとは北陸という地域性を活かしたいと考えています。金沢は元々繊維産業の盛んな地域です。私たちは太陽電池を安く作るために、ロール状のフィルムを巻き出して加工部を通して再びロール状に巻き取るロールtoロールという技術を使うのですが、その大元は布を織るときに使うリールtoリールという織機なんです。地域が誇る繊維産業の技術を応用することは、北陸発の新しいエネルギー産業にふさわしいと感じています。地域の活性化のためにも、高い技術を持つ地域の企業に協力してもらえることを期待しています。

民家やビルの屋根はすでに飽和状態なので、基本的にはこれまでシリコンの太陽光パネルが置けなかったところに設置していきたいと思っています。具体的には工場や駐車場、農地などです。フィルム状の軽いペロブスカイト太陽電池は、耐荷重の少ない工場の屋根やビニールハウスにも使えるからです。まずは農業分野から事業を始めたいと考えています。シリコンの太陽光パネルは光を遮りますが、ペロブスカイト太陽電池は半透明も可能です。ビニールハウスの屋根や壁面に設置しても光を通し、中の作物もちゃんと光合成できます。つくった電気は、ハウス内の温度管理や照明、電子柵や監視カメラなどに活かせるでしょう。

簡単に作れて、性能が良く、耐久性もある。それが私たちのペロブスカイト太陽電池です。今後もさらなる高性能化と低コスト化を進めながら起業を実現し、他社とは一線を画した技術を武器に世界のエネルギー市場に出て、人々の暮らしに良い変化をもたらせればと思います。