1．加飾フィルムについて

1-1．開発背景

再生可能エネルギーのひとつ太陽電池の普及が進むなか、その設置場所が建物の屋根上から壁面、モビリティなどへと広がりが見られつつあります。そのため従来の黒色や紫色などの太陽電池に加えて、周囲の景観に合った高意匠の太陽電池のニーズが高まっています。通常、太陽電池をフィルムで覆うと太陽光が透過せず発電しなくなります。今回トヨタとNPACが開発した加飾フィルムは太陽光の大部分が透過できるため、太陽電池の発電量を大幅に損なうことなく、ピンク、ブルー、グリーンなどカラフルな色で太陽電池を加飾できるという特長があります。

1-2．発色方法について

人が物体の色を知覚するのは、光源からの光が物体にあたり、その物体が反射した光が網膜上の視細胞を刺激することによって「色（反射物体色）」として認識するためです。今回トヨタとNPACが開発した加飾フィルムに含まれる顔料は特定の波長の太陽光を反射することで人に「色」を認識させつつ、残りの太陽光は透過することができます。従ってこの加飾フィルムを太陽電池に装着すると、太陽電池の発電を確保しつつ、太陽電池を加飾することが可能です。

具体的には、加飾フィルムに使用している顔料は、特定の波長を反射して発色する半透明の自動車塗装向け顔料を利用しています。この顔料は鱗（うろこ）のような形状のため、色ムラなく均一な発色を実現するには、顔料が同一方向を向くよう配列させ、塗膜の厚みを高精度に均一（数マイクロメートル）にコントロールする必要があります。そこで、自動車外装を加飾ラッピングする樹脂フィルムの製造技術を応用し、透明樹脂の中に顔料を浮遊させ、顔料が同一方向に配列されるよう透明樹脂をシャープな刃で一方向に伸ばすことで、色ムラなく均一に発色する加飾フィルムを実現しました。

加飾フィルムの色は、使用する顔料の選定によって幅広く変化させることが可能ですし、印刷技術と融合することで木目やレンガ調、迷彩柄など意匠を表現することも可能です。

1-3．発電量への影響について

今回開発した加飾フィルムは太陽光を透過するため、太陽電池に装着しても発電できるというメリットがあります。ただ発色のため加飾フィルムの表面でわずかに光が反射するため、約10％ほどの発電量低下が発生します。例えば、加飾フィルムを装着した太陽電池は、加飾フィルム無しの場合と比べて、木目調（写真左）では約90％^※2、緑色（写真右）では92％^※2の発電量が確認されています。発電量の低下率は発色の濃さや色相によって異なります。

1-4．加飾太陽電池の応用先

加飾フィルムは、幅広い色のバリエーションを持つため、周辺環境と調和した色や意匠性を再現することが可能です。例えば、軽量な太陽電池に加飾フィルムを装着すれば、店舗や家屋壁面やモビリティの外板などへの搭載が期待されます。またシート状の太陽電池に装着すれば、いままで太陽電池を設置できなかった衣類や鞄、アウトドアグッズなどへの活用が期待されます。

2．実証実験について

今回開発した加飾フィルムは、自動車塗装向け顔料を主体としているため、高い耐久性と意匠性が期待されます。実環境での各種耐久性、発電特性、および、周辺環境への意匠の調和の評価を目的に、F-WAVE熊本工場敷地内で実証実験を開始しました。本実証実験から得られた知見をもとに、より環境に調和した太陽光発電の実現に向け開発を進めて行きます。

＊1：

T. Masuda 他　IEEE Journal of Photovoltaics 8 (5), 1326-1330, 2018
T. Masuda 他　Coatings 8 (8), 282, 2018

＊2：

複数の測定結果の平均的な値を示しています。

• 参考　共同研究先リリース
  • 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社
    https://www.nipponpaint-holdings.com/news_release/2021033001/
  • F-WAVE株式会社
    https://www.fwave.co.jp/news/498
• 本件に関するお問い合わせ先

  未来創生センター
  メールアドレス：xr-probot@mail.toyota.co.jp✉