衛星に給電したペロブスカイト太陽電池と宇宙電源の未来

分析・見解

発電の確認から本番の給電へ、一段上がった実証

これまでの宇宙実証は、電池を機体に載せて「電気が出るか」を測るものが多かった。測定用の小さな回路につなぐだけなら、電圧が多少ぶれても問題にならない。

今回は衛星の電源系に組み込み、本体の機器を動かした。衛星の電源は、日向と日陰で入力が大きく変わる。そのうえ、バッテリーの充電と機器への配電を同時にこなす必要がある。この環境で安定して働いたことが、実験室の成果と実用品の間にある壁を一つ越えた証拠になる。

軽さと曲がる性質が、衛星の設計を変える

いまの衛星は、シリコンや化合物半導体の太陽電池をガラスや硬い基板に載せている。ペロブスカイトは厚さが髪の毛より薄いフィルム状にでき、重さは従来の数分の一から十分の一ほどになりうる。

打ち上げ費用は、ざっくり1キログラムあたり数十万円から百万円規模といわれる。電源部が軽くなれば、その分を観測機器や燃料に回せる。さらに巻き取って収納できるため、大きなパネルを小さな箱に畳んで運び、軌道上で広げる設計もしやすくなる。

小型衛星を数百機そろえる通信網では、1機あたりの軽量化が全体の費用を左右する。ここに効く技術だ。

宇宙の放射線と温度変化という本当の関門

課題は耐久性である。宇宙では、強い放射線と、マイナス100度台からプラス100度台まで振れる温度変化にさらされる。地上では湿気や酸素に弱いことが弱点とされてきたが、真空の宇宙では水分の問題がなくなる。この点は、むしろ宇宙のほうが条件がよい面だ。

一方で、放射線による劣化は別の問題として残る。ただ、ペロブスカイトは放射線を受けても、傷が自然に回復する傾向があるという研究報告がある。もしこの性質が長期の軌道で確かめられれば、寿命の面でも既存品を上回る可能性がある。

今回の成功は短期の実証であり、数年単位の寿命はこれから示す必要がある。

地上用途の信頼性づくりに宇宙が果たす役割

独自の見方を一つ挙げたい。宇宙実証の価値は、宇宙市場の大きさだけでは測れない。宇宙は、故障が許されず検証データも厳しく取られる場だ。ここで通用した実績は、地上の建物や車載向けに売り込むときの強い信頼材料になる。

日本は原料のヨウ素の産出量で世界有数であり、素材から製造まで国内で組める。宇宙向けの高付加価値品で技術を磨き、量産が必要な地上向けで回収する。この二段構えが、中国勢との競争で効く戦い方になりうる。