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ラストワンマイルⅫ

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楊  朱  ようしゅう
ことば---------------------------------------------------------------------
「すでに死すれば、あにわれに在らんや。これを焚くもまた可なり、これを沈むるも
また可なり、これを疸むるもまた可なり、これを露わすもまた可なり」
「万物の異なるところのものは生なり。同じきところのものは死なり」
「人婚宦せざれば、情欲半ばを失い、人衣食せざれば、君臣の道やまん」
「人人一毫を損せず、人人天下を利せざれば、天下洽まらん」
-------------------------------------------------------------------------
死ねばみな白骨
楊朱がいった───
万物が異なるのは生きている問のこと、死ねばみんな同じだ。生きている問こそ賢愚
貴賤の別がある。だが死ねばみな誓って土にかえるだけだ。
しかし、賢愚貴賤は人の力ではどうにもならないし、誓って土にかえるのも人の力で
はどうにもならない。生まれようとして生まれてきたのではないし、死のうとして死
ぬのでもない。りこうになろうとしてりこうになったのではなく、ぱかになろうとし
てばかになったのでもない。出世しようとして出世するのではなく、おちぶれようと
しておちぶれるものでもない。

つまり、生死はもちろん、賢愚貴賤も自然のなりゆきで、あれこれ区別することはな
い。十年も一生、百年も一生、仁者でも聖者でも死に、悪人でも愚者でも死ぬ。生前、
堯・舜のような聖人も、死ねば白骨。生前、傑・紆のような極悪人も、死ねば白骨。
白骨に何のちがいもありはしない。とりあえずこの世の生を楽しもう。死後のことな
ど考えるにはおよばない。

〈傑、糾〉渠は夏の最後の王、紆は殷の最後の王。ともに暴君の典型とされる。

 Feb. 06, 2019

【エネルギー通貨制時代 52】 
”Anytime, anywhere ¥1/kWh  Era” 
 Mar. 3, 2017   

【ソーラータイル事業篇:人工光植物葉による排出炭素削減事業】

気候変動の最善の方法の1つは、木や植物に投資すること。枝や葉は二酸化炭素を閉
じ込めるのを助け、大気中の全体的な汚染を効果的に減らせる。唯一のハードルは、
木が耕作のために多くの土地と資源を使うこと。それが、炭素排出との戦いの代替に
目を向ける理由だ。ドイツの研究グループ(下グラフ参照)は、人工植物葉が炭素汚
染をどのように減らせるるかについて新しい研究を発表。グループは二酸化炭素を吸
収し、それをアルコールのような炭素が豊富な製品に変え、その後、空気中に酸素を
放出し、後でに過剰な炭素副産物を回収する。このシステムは、実際は植物や樹木よ
り効果的である。この新技術はその天然の技術よりも約1,000倍優れていると考える。
現在大気中に放出している炭素量を吸収するのに十分な植物や樹木の空間が地球上に
なく価値がある。人工的な樹木が炭素排出抑制できるかもしれない。このように人工
林の小さな森を始めるには、約4億ドルのコストがかかる。人工木のコスト削減可能
なら炭素排出捕獲回収には最善策となろうが、空気中から炭素を直接除去するカーボ
ンキャプチャと競合し、気候変動問題に対する最適解であるかどうか分からない。

 Jan. 4, 2019

 Jan. 12,2016

さらに、酸素はそれから植物と同じように空気中に放出されます。ベルリンのHZBソ
ーラー燃料研究所のグループの一人は、人工光合成は自然光合成よりも効率的。この
システムは太陽光電池による水電解による水素と酸素を製造し、水素を燃料電池や内
燃機関の燃料として、あるいはアルコールやナフサ合成原料として合成システムであ
る(これはわたしの構想「オールソーラーシステム」に含まれるている)。人工無機
材料を使用し、変換効率が大幅に向上、高効率で設備面積と水の使用量が大幅に削減
され、この人工葉(太陽電池+水電解装置お、燃料電池、よび太陽光水素合成装置)
は砂漠に設置きる。今までのところ、人工光合成は太陽燃料を利用、液体燃料製造に
太陽光と二酸化炭素を使用する。問題は太陽燃料を燃焼と、その中に蓄えられた炭素
が大気に戻される。関係者の話だと、2050年までに年間10ギガトンもの二酸化
炭素削減が必要だが、2018年の全炭素量の約4分の1に相当する。

必要な水と土地の量を考慮すると自然光合成では目標達成は困難で、人工光合成は実
行可能な代替案の1つだとみられている。人工葉で覆われるハワイ程度面積は、最も
炭素を多く消費する植物で覆われているヨーロッパの大きさの面積と匹敵する。そこ
で技術的課題となるのは、安価で高効率な触媒と耐久性のある太陽電池の開発である。
しかし、これは核融合エネルギー開発に似た、長期的世界規模の研究努力を前提とし
ており、人工光合成は多くの可能性のうちの1つにすぎない。と、懐疑的な言い回し
で関係者は結んでいる。

 Jan 31, 2019

 ●変換効率30%超時代へ

●超薄型高品位ペロブスカイト/CIGSeタンデムセル

1月31日、HZB(ベルリン・ヘルムホルツ資源エネルギーセンタ)の研究チームは、
ペロブスカイトとCIGSeで作られた薄膜タンデム型太陽電池の製造開発したことを公
表。それによると、広い表面積に適した単純で堅牢なタンデム型太陽電池の変換効率
が21.6%を達成、さらに改善を重ねることで30%超セルを実現できる。ここで
タンデム型太陽電池よは、バンドギャップの異なる2つの半導体で構成され、太陽ス
ペクトルを効率よく使用できる。シリコンまたは銅インジウムガリウムセレニド(CI
GSe)などの従来の吸収体層が新しいメタルハライド半導体ペロブスカイトと組み合
わされることで実現され、ペロブスカイトが太陽光の青色の高エネルギー部分を効率
的に電気エネルギー変換するのに対し、シリコンまたはCIGSeは赤色および近赤外部
分を効果的に変換する。また、このタンデムセルは、ラフで未処理のCIGSボトムセル
として製造され、製造が簡単で大量生産向き。タンデム型太陽電池は、0.8平方セン
チメートルの面積で、一般的な研究室レベルの平方ミリメートルより大きい。電子顕
微鏡やその他の測定法で、タンデムセルの合成層構造解析し、個々のサブル性能への
寄与も可能で、モノリシックペロブスカイト/ CIGSeタンデムセルをさらに改善し、
30%以上の効率達成できる見通しである。

● 関連国内特許事例(3件)
❐ 特開2019-004150 有機ソーラーモジュール、及び/または製造方法
               シーエーエム ホールディング コーポレーション
光発電力技術で生成されるような再生可能エネルギーの需要は、将来大きく増大する
と予想される。従来のシリコンベースの太陽電池(photovoltaics (PV))は、良好な電気
出力特性を提供するが、大規模で実用的に実施するには高価すぎる。有機薄膜太陽電池
(organic photovoltaics (OPVs)のような技術は、溶液からのロールツーロール製造によ
って達成可能な、そのようなデバイスの大規模製造のために有望であるが、従来のプ
ロセスは、広い領域にわたって許容できる欠陥およびナノメートルレンジの厚さを有
する多層構造をコーティングすることの複雑さ、及びそのような層をパターン化する
ことの不能性によって制限される。これらの問題は、デバイスに欠陥が形成される機
会をもたらすデバイスの各層によって悪化し、デバイスを動作不能にする。このよう
な問題は生成収率に大きな影響を及ぼし、OPVデバイスの処理ウィンドウ、とりわ
け大面積モジュールの製造をこのため狭める。このため下図1のごとく、4基板25
の上に底部EELハイブリッドカソード電極20を形成した後に、底部EELハイブ
リッドカソード電極20の上にAL35が形成され、AL35の上に頂部HELハイ
ブリッドアノード電極15が形成される。底部EELハイブリッドカソード電極20
は、導電性ナノワイヤーと無機半導体材料の電子輸送材料との組み合わせを含み、頂
部HELハイブリッドアノード電極15は、導電性ナノワイヤーと複合ポリマーのホ
ール輸送材料との組み合わせを含む、大面積の有機ソーラーモジュールを製造できる
製造方法を提供する。

 【特許請求の範囲】

基板と、前記基板に支持された光起電力回路と、を備える有機光起電デバイスであって、
前記光起電力回路が3つの層を備え、前記3つの層が、電気伝導性ナノワイヤーと、
正電荷を運ぶホール輸送及び/または電子ブロック材料と、の混合物から形成される
第1のハイブリッド電極と、電気伝導性ナノワイヤーと、負電荷を運ぶ電子輸送及び
/またはホールブロック材料と、の混合物から形成される第2のハイブリッド電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置された光活性層と、を備える、有機光
起電デバイス。 前記第1のハイブリッド電極が実質的に透明であって、前記ホール輸送及び/または
電子ブロック材料が、PEDOTを含む複合ポリマーを備える、請求項1に記載の有
機光起電デバイス。 前記第2のハイブリッド電極が実質的に透明であって、前記電子輸送及び/またはホ
ールブロック材料が、無機半導体材料を含む、請求項1に記載の有機光起電デバイス。 前記有機光活性材料が、P3HT:PCBMの混合物である、請求項1に記載の有機
光起電デバイス。 前記ホール輸送及び/または電子ブロック材料が無機金属酸化物を含む、請求項1に
記載の有機光起電デバイス。 前記無機金属酸化物が、Ni、W、及びMoから選択される1つまたは複数の金属の
酸化物を含む、請求項5に記載の有機光起電デバイス。 前記電子輸送及び/またはホールブロック材料が金属酸化物を含む、前求項1に記載の
有機光起電デバイス。 前記金属酸化物が、Zn、Sn、及びTiから選択される1つまたは複数の金属の酸
化物を含む、請求項7に記載の有機光起電デバイス。 前記金属酸化物にはAlまたはSbがドープされている、請求項7に記載の有機光起
電デバイス。 前記有機ポリマーが非共役のエトキシ化ポリエチレンイミンである、請求項10に記
載の有機光起電デバイス。 前記有機ポリマーが非共役のエトキシ化ポリエチレンイミンである、請求項10に記
載の有機光起電デバイス。 実質的に透明な基板と、前記基板に支持された光起電力回路と、を備える有機光起電
デバイスであって、  前記光起電力回路が回路層の平面集積体を備え、前記回路層の
平面集積体は、銀ナノワイヤーと、正電荷を運ぶ複合ポリマーと、の混合物から形成
される第1のハイブリッド電極と、銀ナノワイヤーと、無機半導体材料と、の混合物
から形成され、負電荷を運ぶ第2のハイブリッド電極と、前記第1の電極と前記第2
の電極との間に配置され、無機光活性材料を含む混合物から形成される光活性層と、
を主に備える、有機光起電デバイス。 基板に積み重ねられた配列の中にハイブリッドカソード層を形成し、前記ハイブリッ
ドカソード層は導電性ナノワイヤーと電子輸送材料との組み合わせを含み、前記電子
輸送材料が、電子を伝導してホールの流れを妨げる選択性を示しており、前記ハイブ
リッドカソード層を形成した後に、前記基板と前記ハイブリッドカソード層を含む構
造の上に光活性層を形成し、前記光活性層を形成した後に、前記光活性層によって前
記ハイブリッドカソード層から分離されたハイブリッドアノード層を形成し、前記ハ
イブリッド電極層は導電性ナノワイヤーとホール輸送材料の組み合わせを含み、前記
ホール輸送材料が、ホールを伝導して電子の流れを妨げる選択性を示している、有機
光起電デバイスを形成する方法。 前記ハイブリッドカソード層を形成するときに、銀ナノワイヤーと金属酸化物の混合
物を含む組み合わせで前記基板の表面をコーティングする、請求項13に記載の方法。 前記金属酸化物がAlまたはSbでドープされている、請求項14に記載の方法。 前記光活性層を形成するときに、有機光活性材料を含む混合物で前記ハイブリッドカ
ソード層の表面をコーティングする、請求項13に記載の方法。 前記光活性材料が、P3HT:PCBMを含む混合物を備える、請求項16に記載の
方法。 前記光活性材料が、無機ペロブスカイト材料、または有機材料と無機材料の両方の組
み合わせを含むペロブスカイト材料を含む混合物を備える、請求項16に記載の方法。 前記ハイブリッドアノード層を形成するときに、銀ナノワイヤーを含む混合物で前記
光活性材料の表面をコーティングする、請求項13に記載の方法。 前記混合物が、PEDOT:PSSを含む共役ポリマー混合物と組み合わせた前記銀
ナノワイヤーを含む、請求項19に記載の方法。

 ❐ 2019-009241 太陽電池およびその製造方法 産業技術総合研究所
化合物系太陽電池では、光電変換層として、高い変換効率を有するカルコパイライト構造を
有するCu(In,Ga)Se2化合物(いわゆる、「CIGS系化合物」)半導体が広く用
いられている。この太陽電池は、通常、基板上に裏面電極層、CIGS系化合物光電変換層、
バッファ層および透明導電層が積層された構造を有している。CIGS系化合物光電変換層
を成膜後、その表面にカリウム等のアルカリ金属を蒸着により浸透させること(いわゆる“
Postdeposition Treatment”(PDT))によってCIGS系化合物光電変換層とバッファ層の
界面のホールと電子との再結合中心を低減し、変換効率を向上できることが知られている(
下図2のごとく、太陽電池の製造方法は化合物半導体、例えばカルコパイライト構造のCu
およびSeと、III族元素としてInおよび/またはGaを含むCIGS化合物の光電変換
層を形成するステップ(S100)と、光電変換層の表面にK、RbおよびCsからなる群
のうち少なくとも一つの元素を供給して表面処理を行うステップ(S110)と、表面処理
された光電変換層の上にバッファ層を形成するステップ(S120)と、バッファ層を形成
するステップの後に、少なくとも光電変換層およびバッファ層の積層体の表面に1時間以上
1000時間以下の範囲で光を照射しながら加熱するステップ(S140)と、を含む。太
陽電池の構成についても開示する。一方、CIGS系化合物光電変換層を有する太陽電池は、
暗所に長期保存すると高い変換効率を維持できず、劣化することが知られているが、変換効
率が高く、その長期安定性を有する製造方法、すなわち下図2のごとく、太陽電池の製造方
法は化合物半導体、例えばカルコパイライト構造のCuおよびSeと、III族元素としてIn
および/またはGaを含むCIGS化合物の光電変換層を形成するステップ(S100)と
、光電変換層の表面にK、RbおよびCsからなる群のうち少なくとも一つの元素を供給し
て表面処理を行うステップ(S110)と、表面処理された光電変換層の上にバッファ層を
形成するステップ(S120)と、バッファ層を形成するステップの後に、少なくとも光電
変換層およびバッファ層の積層体の表面に1時間以上1000時間以下の範囲で光を照射し
ながら加熱するステップ(S140)と、を含む。太陽電池の構成についても開示する。

 ❐ 特開2019-009402 太陽電池およびその製造方法 物質・材料研究機構
太陽電池の光電変換効率を高める方法の1つが、光閉じ込め効果の利用である。
閉じ込め効果とは、入射光の反射防止により光電変換部である半導体層中に出来るだ
け多くの光が入射するようにしたときの効果、ならびに、光電変換部である半導体層
中を光が通る距離、すなわち光路長を長くすることで半導体層中に光をなるべく閉じ
込めるようにしたときの効果である。この効果を利用すると、多くの光子が半導体に
吸収されて多くの電気エネルギーが得られる。

光閉じ込め効果は、赤外領域などの半導体層中での光吸収が少ない波長帯域の光を効
率的に電気に変換する上で半導体層が薄い場合に特に有効である。半導体層の表面を
テクスチャー状にすると、反射が低減し、半導体層の表面で光が散乱する。その結果
半導体層中を通る光の光路長が伸びて光閉じ込め効果による光電変換効率が向上する。
この方法による光閉じ込め効果の利用は、特に、半導体層が薄膜の場合に有効な方法
である。なお、半導体層の表面をテクスチャー状にした太陽電池は開示事例がある。
表面の反射防止のためには、屈折率を調整した反射防止膜の形成も効果的である。ナ
ノサイズのテクスチャーによる中間屈折率層の形成も反射防止に有効である。半導体
層の表面をテクスチャー状にし、その大きさ、すなわち半導体層表面の凹凸を大きく
すると、光の散乱効果も大きくなって光閉じ込め効果も大きくなる。一方で、半導体
層表面の凹凸が大きくなると、半導体層が薄い場合、凹部が起点となった割れ等の破
損が起こりやすくなる。

結晶シリコンを用いた太陽電池が最も一般に普及しており、その中でも、シリコンヘ
テロ接合太陽電池は、エネルギー変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池として知
られている。シリコンヘテロ接合太陽電池では、結晶シリコン基板の表面に真性非晶
質/微結晶シリコン系薄膜が形成されて結晶表面における欠陥はパシベーションされ
その薄膜の上に形成されたドープした導電性非晶質/微結晶シリコン系薄膜層により
拡散電位が形成される。シリコンヘテロ接合太陽電池において光閉じ込めを行うため
に、一般には、結晶シリコン基板の両面にミクロンサイズのピラミッド型表面凸凹テ
クスチャー(幅および高さが10μm程度)を形成する。そこでは、太陽光が入射し
てくる面とは反対面側の裏面側の反射層(裏面反射層)として、一般には酸化インジ
ウムスズ(ITO)等の表面が平坦な透光性導電膜と銀(Ag)、銅(Cu)等の金
属の積層膜が使用されている。シリコンヘテロ接合太陽電池のドープ層は非晶質シリ
コン系で伝導度が低いため、シート抵抗を低くするために光入射側には透光性導電膜
が形成されるが、一般には表面が平坦な透光性導電膜が使用される。

結晶系シリコン太陽電池のコストの大きな割合を結晶シリコン基板の費用が占め、シ
リコン基板の厚みを薄くすることには、低コスト化という利点がある。結晶シリコン
基板バルク中のキャリア再結合が低減されることより、開放電圧向上という太陽電池
特性上の利点もある。薄型シリコン基板を用いた太陽電池では、結晶シリコン基板表
面に形成する凸凹テクスチャーのサイズが大きいと基板が割れやすくハンドリングが
困難であるため、凸凹テクスチャーの許容サイズは小さくなり、例えば1~5μmと
いうテクスチャーサイズが好ましい。しかし、その大きさでは光閉じ込め効果が不十
分となり、薄型シリコン基板を用いた太陽電池では、長波長光の光吸収が十分に行わ
れないために、太陽電池のエネルギー変換効率が低下するという問題がある。が、下
図1のごとく、半導体層、光を散乱する光散乱層および電極層を含む太陽電池であっ
て、光散乱層は半導体層と電極層の間に形成された導電性を有する材料からなり、光
散乱層の前記電極層側の主表面は半導体層の光散乱層側の主表面の凹凸より大きな凹
凸を有するテクスチャー形状とする、半導体層表面に形成されるテクスチャー形状の
凹凸の大きさ制限に伴う光閉じ込め効果不足を解消し、また、テクスチャー形状によ
る太陽電池の破損を防止し、薄型太陽電池のハンドリングを容易にし、省資源・低コ
ストで光電変換効率が高く、機械的強度に優れ、破損が少なくて歩留まりの高い太陽
電池を提供する。

 ❐ 特開2019-009402 バリウムシリサイド太陽電池およびバリウムシリサイド
太陽電池の製造方法 国立大学法人 筑波大学  
結晶粒径を大きくすることにより、発電効率は向上する。その一方で、発電効率の向
上には限界があった。特に、バリウムシリサイド層を具備した太陽電池の性能向上に
は限界があった。その原因を追究したところ、バリウムシリサイド層中の組成ばらつ
きが大きいことに原因があった。本発明が解決しようとする課題は、組成ばらつきが
抑制されたバリウムシリサイド層を具備する太陽電池を提供するためのものである。
図1のごとく、発電層としてバリウムシリサイド層を具備するバリウムシリサイド太
陽電池において、前記バリウムシリサイド層の厚さは0.01μm以上2μm以下で
あり、バリウムシリサイド層は組成式BaSi2+x、-0.2≦x≦+0.2の範囲
を満たすことを特徴とする。また、前記バリウムシリサイド層を深さ方向に対し1/
3、1/2、2/3入った箇所の組成式の平均値をとったときxは-0.2以上-0.
005以下または+0.005以上+0.2以下であることが好ましい。

 

 

 

【新しい機能性ポリマーの開発に成功】

2月7日、理化学研究所の研究グループは、希土金属触媒を用いて、極性オレフィ
とエチレンとの「精密共重合」を達成し、乾燥空気中のみならず、水や酸、アル
カリ性水溶液中でも自己修復性能や形状記憶性能を示す新しい「機能性ポリマー」
の創製に成功したと公表。これにより、さまざまな環境で自己修復可能で、かつ実
用性の高い新しい機能性材料の開発に大きく貢献する。今回、共同研究チームは、
独自に開発した希土類触媒を用いることにより、エチレンとアニシルプロピレン
との精密共重合に初めて成功し、得られた新しいポリマーが高い伸び率(2200%)
を示すエラストマー物性だけでなく、極めて優れた自己修復性能を持つことを
明らかにしました。外部から一切の刺激やエネルギーを加えなくても、大気中だけ
ではなく、水、酸やアルカリ性水溶液中でも自己修復性能を示します。さらに、こ
の新しいポリマーは、温度制御によって形状記憶材料として機能し、形状固定率お
よび形状回復率は99%と優れた特性を示し、繰り返し変形させた際にも、機能低下
は見られなかった。

  ● 今夜の一枚

2月6日、日本テレビ系水曜ドラマ「家売るオンナの逆襲」(サブタイトル:万智の
過去と留守堂の正体がついに明かされる!)を観る。ストーリーは、芸能一家・柄本
家の次男としても知られる、実力派俳優の柄本時生と、KARAとして活動後、現在、
女優・歌手として活躍する知英が “美女と野獣”客として、ゲスト出演し、美女と
野獣のパローディ・コミック・タッチ。主人湖の三軒言万智(北川景子)過去に一家
惨殺事件が起きた現場である邸宅(事故物件」)に住み、万智によると、時折ドアが
ひとりでに開いたりすることもあるらしいが、それでもその家に続けるのは、本人曰
く「家」み罪がなく、「家賃が5万円で安いから」とのことである。

高校2年生の時に両親を事故で亡くし、父親が抱えていた膨大な借金を返済するため
に家を売るが、全額返済には至らなかった。さらに、万智の借金返済を手助けしたり、
彼女を引き取ったりする人は誰もいなかったため、ホームレスとして公園で生活。一
週間後に肺炎で倒れて病院に搬送され、退院後に養護施設に引き取られるが、施設で
の生活に嫌気が差して抜け出し、お金を稼ぐために昼夜を問わず働き続け、物語が始
まる一年前に借金の返済を終えた。なお父の借金は相続放棄が可能であったが、万智
は周囲の大人からそ事を教わらなかったというが、熱心な視聴者でないわたしが、今
回で彼女のキャラクタを知るドラスティクな展開で、夫の屋代大(仲村トオル)に初
めて笑顔を見せるというシーンに釘付け。(テレビではみせなかった)がっかりする
とともに、ハラハラドキドキしている自分に大笑いする。傑作だ!


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