太陽電池はどのように発明され、成長したのか －太陽電池開発の歴史－

詳細目次

推薦のことば（京セラ株式会社 名誉会長　稲盛和夫）
序文
第1章 誰が最初に太陽電池を発明したか？
1．蒸気機関の発明に見る真の発明者とは
1・1　蒸気機関の発明に見る真の発明者とは
1・2　本当はワットの発明は４番、でもずば抜けていた
2.　太陽電池の起源となる光から電気を発生させる（これを光起電力効果と呼ぶ）を発見したのは誰か
2・1　 太陽電池の起源となる光起電力を発見したのはいつ、誰が
2・2 　136年前に光で電気伝導が変化すること、そして固体における光起電力効果が発見された
2・3 　太陽電池が生まれるまでの科学の発展はどうだったか
2・4 　ラジオ放送が開始され整流素子の開発が進む
2・5 　レーダーの研究で固体素子の研究が進む
2・6　世紀の大発明トランジスタの発明が太陽電池の発明に大きな影響を与えた
2・7　太陽電池に大きな影響を与えたｐ－ｎ接合によるトランジスタの開発
2・8　誰が、現在、主流になっているシリコン太陽電池を発明したか
2・9　シリコン太陽電池の開発には偶然が引き起こしたドラマがあった
2・10　３名の力が１つになって太陽電池を生み出した
2・11　初期のシリコン太陽電池の構造はどうなっていたか
2・12 　「太陽電池」と呼ぶようになったのはいつで、どうしてなのか
第2章 太陽電池が発明されたベル研究所での太陽電池の初期の応用は？ 日本における最初の太陽電池の開発はどうであったか？
1.　最初の太陽電池の応用はリモート通信用の電源として
2.　当時は東西冷戦の時代の時代
3.　米国の巻き返し、人工衛星の電源として太陽電池が活用される
4.　日本最初の太陽電池の開発はどのように
4・1　日本最初の太陽電池が開発された当時の事情はどんな状況であったのであろうか
4・2　日本最古の結晶シリコン太陽電池誕生
4・3 　ベル研の人との交流（Simple is Best）
4・4　日本で最古の太陽電池のモジュール化技術はどんなものだったか
4・5 　日本で最初の太陽電池の応用 —信夫山中継機用電源の開発—
5.　林一雄氏の先駆的太陽電池への取り組みを振り返って
5・1　将来、太陽電池を電力用発電に
第3章 太陽電池の研究開発の黎明期はどうであったか？
1.　トランジスタの進歩が太陽電池開発に大きな影響与える
2.　太陽光からエネルギーが得られる、しかし変換効率は低かった
3.　新しいタイプの太陽電池への挑戦が始まる
3・1　化合物太陽電池の登場
3・2　新しい構造のシリコン太陽電池
3・3　新しい太陽電池用シリコン基板の開発
3・4　新しいモジュール構造
4.　日本における太陽電池の開発黎明期
4・1　大学における太陽電池の研究の先駆者
4・2　電総研など国公立研究所における取組みは
5.　太陽電池開発の黎明期の約20年の歴史を振り返って
第4章 日本の太陽電池の研究開発、事業化の黎明期はどうであったか？
1.　多くの企業が太陽電池に魅力を感じて研究開発、事業化に挑戦する。しかし、多くはうまくいかなかった
2.　シャープにおける、永い永い太陽電池の研究開発と事業化はどのように
2・1　シャープにおける太陽電池の開発開始はどんな状況であったか
2・2　創業者早川徳次氏が自ら激励
2・3　太陽電池の灯台用などへの応用展開のための苦労
2・4　太陽電池のラジオ、電卓への応用を初めて展開
2・5　太陽電池の時計用への応用の苦労話
2・6　太陽電池を日本の人工衛星用へ展開
2・7　太陽電池開発の国家プロジェクト、サンシャイン計画へ参画
2・8　シャープにおける太陽電池を担った人々
2・9　なぜシャープが太陽電池の開発を続けられたか
3.　京セラにおける太陽電池の開発はいかに
3・1　稲盛和夫氏の太陽電池にかける想い
3・2　原点は太陽電池とは関係なかったリボン状サファイアの育成から
3・3　京セラがなぜ太陽電池を始めたか
3・4　関西企業（松下電産、シャープら）と合弁企業を発足
3・5　リボン結晶シリコン太陽電池への挑戦
3・6　ペルーのネットワーク用電源に採用される
3・7　リボン結晶シリコン太陽電池の性能向上と事業拡大
3・8　リボン結晶シリコンから多結晶シリコン太陽電池への展開
3・9　高効率多結晶シリコン太陽電池の開発
3・10　自ら海外無電化村へ太陽光発電を
3・11　稲盛和夫氏の「太陽電池にかける想い」
3・12　善きこと～揺るぎない太陽～
4.　日本における太陽電池の先駆的事業化を振り返って
第5章 日本における太陽電池の研究開発の基幹を担ったサンシャイン計画はどう立案され展開したか
1.　サンシャイン計画はなぜ始まったか
1・1　なぜサンシャイン計画が立案された
1・2　オイルショックが発生、石油の価格が４倍になる！
1・3　オイルショック以前に既にサンシャイン計画は計画されていた。
1・4　当初から長期のエネルギー展望をもったサンシャイン計画
1・5　最初は太陽の熱エネルギー利用であったがその目標は大きく拡大される
2.　サンシャイン計画はどのように推進されたか
2・1　先人の見識、大きな目標と展望を示す
2・2　約40年間のサンシャイン計画の変遷はいかに
2・3　第Ｉ期サンシャイン計画の概要
2・4　第Ｉ期のサンシャイン計画 18年間で大きな成果が誕生
2・5　第II期ニューサンシャイン計画の時代（１９９３?２０００年）
2・6　第III期　ＮＥＤＯの時代（２００１?２００５年）
2・7　続々事業化された研究開発成果 150
2・8　未来を切り開くＰＶ２０３０＋の時代
3.　国の研究開発を振り返って
第6章 アモルファスシリコンはどのように登場し、太陽電池への展開はどのように進んだか？
1.　アモルファスシリコンの画期的性能が発見された時代背景は
1・1　勃興するトランジスタ産業
1・2　アモルファス（非晶質）とは
1・3　アモルファス物質が注目された理由は
1・4　アモルファス半導体の研究は困難な時代が続く
2.　新材料アモルファスシリコンの登場
2・1　アモルファスシリコンの誕生まで
2・2　ダンディー大学でアモルファスシリコンの誕生は
2・3　日本の若き科学者仁田昌二氏とスピア先生との出会い
2・4　アモルファスシリコンのｐｎ制御に成功する
3.　アモルファスシリコン太陽電池の登場
3・1　カールソン氏はどのような経過でアモルファスシリコン太陽電池の開発に取り組んだか
3・2　苦労が続くアモルファスシリコン太陽電池のＲＣＡでの研究
3・3　１９７７年にアモルファスシリコン太陽電池を記者発表、注目を浴びる
3・4　カールソンらの研究について思うこと
4.　なぜアモルファスシリコンでｐｎ制御ができるようになったのか
5.　日本でのアモルファスシリコンの研究開始はいかに
6.　アモルファスシリコンの研究開発は大変教訓的！
第7章 アモルファスシリコン太陽電池はどのように発展し工業化されたか？
1.　初期のアモルファスシリコン太陽電池の開発はどうだったのか
1・1　ａ?Si太陽電池は優れた特長をもつ
1・2　約１ミクロン（μｍ）の膜厚で十分なアモルファスシリコン太陽電池
1・3　アモルファスシリコン太陽電池のユニークな製造法
1・4　初期のアモルファスシリコン太陽電池の構造
2.　新しい概念でのアモルファスシリコン太陽電池の開発
2・1　ｉ層を設けるという新しい発想の太陽電池構造
2・2　新しい基板を用いたアモルファスシリコン太陽電池
2・3　新しいヘテロ接合型アモルファスシリコン太陽電池の誕生
4.　薄膜太陽電池に影響を与えた新しいタイプのａ?Si太陽電池
4・1　多接合構造（タンデム型）アモルファスシリコン太陽電池
4・2　１枚の基板から高い電圧が得られる集積型アモルファスシリコン太陽電池の開発
4・3　なぜ集積型アモルファスシリコン太陽電池を考えだしたか
4・4　集積型は非常識
4・5　蛍光灯のもとでアモルファスシリコン太陽電池は高効率
5.　薄膜太陽電池の特性を生かした特長ある太陽電池が開発される
5・1　フレキシブル太陽電池
5・2　シースルー太陽電池
5・3　太陽電池和瓦
6.　電力用太陽電池の最近の開発動向
6・1　アモルファスシリコン太陽電池太陽電池の電力用への応用の条件
6・2　まだ続く効率向上のための研究開発
6・3　最初の電力用のアモルファスシリコン太陽電池の量産化
7.　挑戦が続くアモルファスシリコン太陽電池
8.　アモルファスシリコンの発明は
第8章　 アモルファスシリコンの発明は液晶ディスプレイに大きな影響を与えた
1.　液晶ディスプレイはどのように生まれてきたか
1・1　ディスプレイの歴史を少しさかのぼろう
1・2　新しい薄型ディスプレイ（表示装置）への挑戦
1・3　大面積で高性能な液晶ディスプレイ（アクティブ型）の開発
1・4　ＲＣＡは液晶ディスプレイの重要性に気がつかなかった
1・5　日本メーカーが時計や電卓用のディスプレイとして最初に実用化
1・6　ＲＣＡはなぜ液晶ディスプレイ開発を中止したのか
2.　アモルファスシリコンと液晶ディスプレイが歴史的結びつく
2・1　アモルファスシリコンの登場で高性能薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイが実現
2・2　アモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶ディスプレイのテレビへの応用開始の物語
2・3　ブラウン管がもつ弱み。大きくて、重く、消費電力が大きい
2・4　大型液晶テレビが登場する
3.　どのようにして液晶テレビ時代が来たか
3・1　ａ?Siの量産技術が液晶ディスプレイの工業化に寄与した
3・2　液晶テレビへの展開にもドラマがあった
4.　アモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶ディスプレイの工業化にも、もう１つのドラマが
5.　液晶ディスプレイに見る、先を読むことの大切さ
第9章 高効率太陽電池として注目されているＨＩＴ太陽電池の誕生はどのようにして？
1.　ＨＩＴ（ヒット）太陽電池はどのようにして生まれたか
1・1　どうしてＨＩＴ太陽電池の開発は始まったか
1・2　最初は薄膜多結晶シリコン太陽電池の開発を目指す
2.　うまく行かない原因究明の中から新構造が出てくる（ＨＩＴ構造）
2・1　ａ?Si／単結晶Si構造のセルを形成
2・2　ノンドープのｉ型ａ?Siを挿入した太陽電池で良好な特性が得られた
2・3　変換効率20％超を目指し23％を実現
3.　大きく成長することを願ってＨＩＴ（ヒット）と命名する
4.　ＨＩＴ太陽電池はなぜ高い変換効率が得られるか
4・1　ＨＩＴ太陽電池の製法 ?従来に比べてたいへん低い温度で形成できる?
5.　ＨＩＴ太陽電池の持つ優れた特長
5・1　良好な温度特性
5・2　薄型化が可能
5・3　両面入射型
第10章 高効率な結晶系シリコン太陽電池の最近の開発 —20％超を目指しての挑戦— 1
1. 太陽電池が使うシリコン原料は、半導体（ＬＳＩなど）産業が消費する量の約２・６倍に達した
2. 原料シリコンを安くすることへの挑
3. 切断ロスを少なくす
4. 結晶シリコン太陽電池の高効率化へ各種の取組
5. 新製法によるハニカムテクスチャー構造での高効
6. 電極を表面からなくす、バックコンタクト方式太陽電池の開
第11章 低コスト薄膜太陽電池として注目を集めるＣＩＧＳ太陽電池とCd Te太陽電池の開発と展望
1. ＣＩＧＳ太陽電
1・1　ＣＩＧＳ太陽電池の優れた特長
1・2　ＣＩＧＳ太陽電池の製造法
1・3　ＣＩＧＳ光吸収層の製膜法の進歩
1・4　最近、高効率を実現する新しい製法が開発された
1・5　円筒型のＣＩＧＳ太陽電池も登場
1・6　ＣＩＧＳ太陽電池の今後に期待する
2. 世界最大の太陽電池を生産する会社が出現した
2・1　カドミウム テルル太陽電池はなぜ注目されるのか
2・2　カドミウム テルル太陽電池の開発の歴史は50年前にさかのぼる
2・3　現在の原型である高真空を用いない近接法の開発
2・4　カドミウム テルル太陽電池の構造と作製方法
2・5　極めて短時間で太陽電池が製造できる
2・6　カドミウム問題をどうクリアしようとしているか
第12章 最近注目を集める新型太陽電池である有機太陽電池 —有機太陽電池が最近注目される理由は—
1. 有機薄膜太陽電池（ＯＴＦＳＣ）の源流は約１００年
2. 有機太陽電池開発の本格展開
3. 有機半導体ヘテロ（ｐ?ｎ）接合太陽電池の誕
4. 有機太陽電池の技術で有機ＥＬが誕
5. ８％に近い色素増感太陽電池の登
6. 色素増感太陽電池（ＤＳＣ太陽電池）の源
7. 色素増感太陽電池太陽電池の発電原
8. 色素増感太陽電池の応
9. バルク（かたまり）接合型有機薄膜太陽電池の出現
10. 低分子系有機太陽電
11. さらなる高効率を目指し
第13章　超高効率化許ﾚ指した多接合化合物半導体太陽電池と、新しい概念の量子ナノ構造を用いた量子ドット太陽電池
1. 超高効率太陽電池を目指した多接合化合物半導体太陽電
1・1　結晶化合物半導体多接合型太陽電池
1・2　低コスト化を狙った集光型太陽電池
2. 革新的高効率太陽電池
2・1　オールSi量子ドットタンデム太陽電池
2・2　中間バンド太陽電池
2・3　マルチエキシトンを利用した太陽電池の開発
3. 新型太陽電池に期待す
第14章 太陽電池の新しい応用である、太陽光を受けて走るソーラーカーの歴史と将来を考える
1. ソーラーカーの開発は何年頃から始まった
1・1　最初はセレン光電池を搭載したプラモデル型ソーラーカー
1・2　電気自動車にシリコン太陽電池を搭載したソーラーカーの誕生
1・3　太陽電池のエネルギーのみで走ることを意図した最初のソーラーカー
1・4　公道を走るソーラーカーの登場
1・5　高出力のソーラーカー
1・6　日本でのソーラーカーの開発はどうあったか
1・7　ガソリンとソーラーのハイブリッドエコランカー「サンシャイン号」の登場
1・8　ギネスブックに記録された「最初のソーラーカー」
2. 世界でソーラーカーレースが始ま
2・1　世界ソーラーカーレースの起源とその後
2・2　各国のソーラーカーレース
3. 筆者とソーラーカ
3・1　自動車用のソーラーサンルーフから
3・2　ソーラー３輪車を製作
3・3　３電源方式のソーラーカーの開発
4. ソーラーカーの未来に期待を込め
4・1　ソーラーカーと電気自動車
4・2　ソーラーカーで自然の恵みを満喫
第15章 太陽の光を受けた太陽電池の出力で空を飛ぶ、ソーラープレーンの開発史とその将来は？
1. ソーラー飛行機（ソーラープレーン）はどうして空を飛
2. ソーラープレーンのルーツ
3. 太陽のエネルギーで空を飛ぶソーラープレーンへ挑戦 その黎明期
4. ソーラープレーンで北米大陸横断に成
4・1　フレキシブルアモルファスシリコン太陽電池の開発が引き金
4・2　ソーラープレーンの夢にかけた番場青年との出会い
4・3　ソーラープレーンの飛行方法は
4・4　いよいよソーラープレーンで北米国横断へ
4・5　途中で墜落、修理をして再挑戦
4・6　太陽の光で人は空を飛ぶことができる
5. 世界初の本格的な夜間有人飛行に成
5・1　無人ソーラープレーンとしては
6. ソーラープレーンの将来
第16章 太陽光発電の輝ける将来、世界をネットワークした太陽光発電システム「ジェネシス計画」
1. なぜ太陽電池が人々を引きつけるの
1・1　太陽のエネルギーは無限である
1・2　太陽電池は半永久的寿命を持つ
1・3　太陽光発電は素晴しい
1・4　太陽光発電は自己増殖できる
1・5　環境問題の深刻化そして化石エネルギーがなくなる時代に
2. 太陽光発電で全世界のエネルギーを賄う日を目指して
2・1　全世界のエネルギーを賄うため太陽電池の設置面積はどのくらい必要か
2・2　３つのステップで実現
2・3　どうしてジェネシス計画を考えついたか
2・4　太陽光発電システムのコストは欧州高級車一台分 そこで国内での進展助成金制度が創設された
2・5　日本が世界で１番の太陽電池生産国になる
3. 着実に進む太陽電池の普及と大規模太陽光発電システムの建
3・1　全世界の太陽電池の累積設置量は20ギガワットに到達
3・2　輝かしい太陽光発電の時代に向けての太陽光発電協会の将来ビジョン
3・3　動き始めた大規模太陽光発電システムの建設
4. 高温超伝導送電ケーブルでも大きな前進が起こっ
4・1　実用的な超伝導電力ケーブルができた
4・2　中部大学などでの超伝導直流送電の電力送電実験も始まる
5. 人類がグローバルエネルギーシステム構築に挑戦するときが来
5・1　万里の長城とジェネシス計画
5・2　戦争とジェネシス計画
5・3　スマートグリットから新しいエネルギーネットワークが実現
5・4 　総力を結集してグローバルエネルギー時代を実現しよう
参考文献