運輸分野におけるCO2排出量削減に向け、太陽電池活用の可能性を検証

NEDO、シャープ、トヨタ自動車は、高効率太陽電池を電動車に搭載することによる、EV航続距離や燃費向上効果の検証を目的とした、公道走行実証を2019年7月下旬から開始する。

　本実証を行うにあたり、シャープはNEDO事業の一環として開発した世界最高水準の高効率太陽電池セル（変換効率34％以上）を車載用にモジュール化して太陽電池パネルを製作した。トヨタは、「プリウスPHV」のルーフやフード、バックドアなどに同パネルを搭載し、定格発電電力を約860Wまで高めた公道走行用実証車（以下、実証車）を製作した。大幅に発電電力を向上させたことに加え、「プリウスPHV」では駐車中にのみ行っていた駆動用バッテリーへの充電を、実証車では走行中にも行えるシステムを採用しており、EV航続距離や燃費の大幅向上を見込んでいる。

　トヨタは、愛知県豊田市や東京都などにおいて、さまざまな走行条件下で走行実証を行い、太陽電池パネルの発電量や駆動用バッテリーへの充電量などのデータの検証を通じて、今後の車載ソーラー充電システムの開発に活かすことを目的としている。また、実証データの一部は3者で共有し、NEDOが主催する「太陽光発電システム搭載自動車検討委員会」などで、CO2削減効果をはじめ、充電回数低減などの利便性向上効果などを評価し、運輸部門を含めた太陽電池パネルの新規市場創出とエネルギー・環境問題解決へのさらなる貢献を目指す。

　国立研究開発法人　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、2016年4月に産学の有識者からなる「太陽光発電システム搭載自動車検討委員会※1」を設置し、運輸分野のエネルギー・環境問題の解決を目的として、太陽光発電システム搭載自動車に関する調査・検討を行ってきた。同委員会には、シャープやトヨタも参加しており、これまでの成果として、「変換効率30％以上の太陽電池モジュールを使用すれば、自動車のような限られた設置面積においても、1kWの発電電力を実現することが可能である」、「ユーザーの利用パターン次第では、年間の充電回数をゼロにすることが可能である」、「CO2排出量削減効果が期待できる」と試算※2している。

　NEDO、シャープ、トヨタは、高効率太陽電池を自動車に搭載することによる、EV航続距離や燃費向上効果の検証を目的とした、公道での走行実証を2019年7月下旬から開始する。

　本実証を行うにあたり、シャープはNEDO事業※3の一環として開発した世界最高水準の高効率太陽電池セル※4（変換効率34％以上※5）を車載用にモジュール化して太陽電池パネルを製作した（表2、図2）。トヨタは、「プリウスPHV」のルーフやフード、バックドアなどに同パネルを搭載し、公道走行用実証車を製作した。太陽電池パネルの高効率化と搭載面積の拡大によって、定格発電電力は市販の「プリウスPHV」（ソーラー充電システム装着車）と比べて約4.8倍の約860W※6を実現している（表1）。

　トヨタは、愛知県豊田市や東京都などにおいて、さまざまな走行条件下で走行実証を行い、太陽電池パネルの発電量や駆動用バッテリーへの充電量などのデータの検証を通じて、今後の車載ソーラー充電システムの開発に活かすことを目的としている。

　実証車に搭載する太陽電池パネルは、変換効率34％を超える複数の太陽電池セルを使用し、モジュール形状、耐環境性能、表面の材料などは、トヨタが実施する走行実証の仕様に基づき決定した。太陽電池セルは、約0.03mmの薄いフィルム状であるため、自動車のルーフやフード、バックドアなどの限られた設置面積においても、曲面形状に沿って効率よく搭載することができ、本実証車では、約860Wの定格発電電力を実現した。

　発電電力の向上に伴い、「プリウスPHV」では駐車中にのみ行っていた駆動用バッテリーへの充電を、実証車では走行中にも行えるシステムを採用しており、EV航続距離や燃費の大幅向上を見込んでいる。

【表2　太陽電池パネル概要】
構造：化合物3接合型※7
変換効率：34％以上（太陽電池セル単体）
搭載部分：ルーフ、フード、バックドア、バックドアガーニッシュ

　トヨタによる実証データの一部はNEDO・シャープにも共有され、「太陽光発電システム搭載自動車検討委員会」などで、CO2削減効果をはじめ、充電回数低減などの利便性向上効果などを評価し、運輸部門を含めた太陽電池パネルの新規市場創出とエネルギー・環境問題解決へのさらなる貢献を目指す。

　なお、実証車は、2019年7月10日（水）から12日（金）までパシフィコ横浜で開催される「第14回再生可能エネルギー世界展示会」のNEDOブース内に展示する。

※1 太陽光発電システム搭載自動車検討委員会
太陽光発電システムの「新たな市場創出」と「エネルギー・環境問題解決へのさらなる貢献」を目的として、自動車搭載用太陽光発電システムについて調査・検討するため、2016年4月にNEDOが設置したものだ。
※2 試算
自動車への太陽光発電システム搭載時における〔1〕CO2排出削減効果、〔2〕ユーザーの利便性（充電回数）、〔3〕太陽光発電システム搭載自動車が普及した際の社会全体のCO2排出削減効果について検討し、その結果を中間報告書として2018年1月に公表した（「太陽光発電システム搭載自動車検討委員会」中間報告書を公表）。
※3 NEDO事業
事業名：高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発／革新的新構造太陽電池の研究開発／超高効率・低コストIII-V化合物太陽電池モジュールの研究開発
事業期間：2015年度～2019年度
※4 高効率太陽電池セル
上記NEDO事業にて開発を実施。7円／kWhを実現する発電事業用途を想定するものだが、本件においては、高い変換効率に着目し、自動車搭載用途の可能性を検討する。太陽電池モジュールで世界最高変換効率31.17％を達成
※5 変換効率34％以上
国際規格として定められた太陽電池評価時の基準太陽光AM1.5G条件下におけるセル出力値（シャープ測定）から算出した。
※6 約860W
セル出力値（シャープ測定）から算出したモジュール出力の合計。
※7 化合物3接合型
インジウムガリウムリン（InGaP）、ガリウムヒ素（GaAs）、インジウムガリウムヒ素（InGaAs）などの化合物を接合している。