富士通研究所は2018年7月19日、宮崎大学構内に設置してある集光型太陽電池で発電した電力で水素を生成し、1日平均18.8％の効率を達成したと発表した。太陽光エネルギーを水素に変換する際の1日平均効率としては世界記録となる。
図 宮崎大学構内に設置してある集光型太陽電池
出所 富士通研究所
今回、世界記録を達成したシステムは富士通研究所、住友電気工業のほか、宮崎大学の太田靖之助教、西岡賢祐教授、そして東京大学の杉山正和教授が共同で開発したもの。2015年には宮崎大学などの研究グループが集光型太陽電池に水電解装置を接続して、水素への変換効率24.4％という記録を達成しているが、この記録はあくまで実験中のごく短時間に記録した最高記録だ。外気温や太陽光の向きや雲の有無などの要素によって、集光型太陽電池の発電量は変化するため、水素への変換効率も変動する。このため、1日平均で高い変換効率を達成することが課題だった。
今回は、集光型太陽電池と水電解装置の間に富士通研究所が開発した電力変換装置（DC/DCコンバーター）を設置し、集光型太陽電池からの電力を、水電解装置に適した電流電圧に変換して供給した。また、太陽電池は日射量などの要素によって、発電する電圧と電流の組み合わせ（最大電力出力点）が絶えず変化する。富士通研究所が開発した電力変換装置は、集光型太陽電池の最大電力出力点を制御する機能も持つ。市販の電力変換装置を今回のシステムに組み込んでも、集光型太陽電池が発電した電力を、水電解装置に適した電力に変換する効率は80％にとどまるが、今回開発した電力変換装置は90％の効率で変換するという。
ちなみに、宮崎大学に設置した集光型太陽電池モジュール（住友電気工業製）は1日平均の発電効率が27.2％まで向上している。この効率は今後の研究開発で35％まで向上する見込みが立っており、今後は集光型太陽電池の電力で水素を精製する際のエネルギー変換効率は1日平均で25％まで向上すると研究グループは予想している。
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富士通研究所
