M1石井-補足資料
itsubo.studentペロブスカイト/CIGSタンデム太陽電池のライフサイクル評価
Life Cycle Assessment of Perovskite/CIGS Tandem Solar Cells
石井 鼓紋*1)、石川 亮佑2)、西村 昂人3)、濱口 隆太1)、伊坪 徳宏1)
1) 早稲田大学、2) 東京都市大学、3) 東京科学大学
* Email: komon141@suou.waseda.jp
1. インベントリ分析
各インベントリは実験室において実際に投入した物質及び投入量をもとに作成して、 SimaProソフトを利用し、各過程ごとの原単位を作成した。データベースはecoinvent 3.10を使用し、 データが不足しているところは以下の文献を参考にして、原単位を作成したり既存データベースの代替利用を行った。
| no. | 参考箇所 | タイトル | 著者 | 年 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | CIGSセルのLCI、Mo/CIGS/CdS/i-ZnO等の投入材料・工程データ | A systematic approach to assess the environmental impact of emerging technologies: A case study for the GHG footprint of CIGS solar photovoltaic laminate | Mitchell K. van der Hulst et al. | 2020 |
| 2 | PVシステムのライフサイクルインベントリ、PV LCAの前提条件確認 | Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessments of Photovoltaic Systems | IEA PVPS Task 12 | 2020 |
| 3 | ペロブスカイト関連溶媒・反溶媒（anisole）のLCI | Validating the “greenness” of chemicals via life cycle assessment: the case of anisole as an anti-solvent in perovskite solar cells | A. Kamal Kamali et al. | 2024 |
| 4 | PEAI処理・ペロブスカイトサブモジュール製造のLCI | Perovskite solar cell technology scaling-up: Eco-efficient and industrially compatible sub-module manufacturing by fully ambient air slot-die/blade meniscus coating | Luigi Vesce et al. | 2023 |
| 5 | PEA（2-phenethylamine）等の合成LCI | LCA as a Tool to Detect Environmental “Hot Spots” in Early-Stage Mechanochemical Synthesis of Organic Dyes | Or Galant et al. | 2023 |
| 6 | Si/perovskiteタンデムPVの将来LCI、タンデムPVの比較前提 | Comparing Environmental Impacts of Single-Junction Silicon and Silicon/Perovskite Tandem Photovoltaics: A Prospective Life Cycle Assessment | Mitchell K. van der Hulst et al. | 2024 |
| 7 | 複数カチオン/アニオン系ペロブスカイトの材料インベントリ | Evaluation of multiple cation/anion perovskite solar cells through life cycle assessment | Jaume-Adrià Alberola-Borràs, Rosario Vidal, Iván Mora-Seró | 2018 |
2. 評価対象太陽電池
本研究で評価対象としたPerovskite/CIGSタンデム太陽電池の製膜工程を、CIGSセル、 再結合層、ペロブスカイトセルに分けて整理した。あわせて、ポスター中で比較対象として 示した文献値を、太陽電池種別、環境負荷、効率・耐久性に関する前提の確認状況ごとに整理した。
| Layer / Material | 製膜手法 | 装置・工程 |
|---|---|---|
| Mo | スパッタリング法 | 圧力勾配スパッタ |
| CIGS | MBE法（Cu, In, Ga, Seの同時蒸着） | MBE装置 |
| CdS | CBD法（Chemical Bath Deposition） | CdS製膜工程 |
| i-ZnO | スパッタリング法 | 圧力勾配スパッタ |
| Layer / Material | 製膜手法 | 装置・工程 |
|---|---|---|
| TiO₂ | ALD法 | ALD製膜 |
| ITO① | スパッタリング法 | 中間電極ITOのスパッタ |
| Layer / Material | 製膜手法 | 装置・工程 |
|---|---|---|
| MeO-2PACz | スピンコーティング法（SAM膜） | グローブボックス内でSAM溶液を調製・塗布 |
| Perovskite | Anti-solvent法 | グローブボックス内でスピンコートし、反溶媒を滴下 |
| C₆₀ | 真空蒸着法 | 多元真空蒸着器 |
| SnO₂ | ALD法 | ALD製膜 |
| ITO② | スパッタリング法 | ITO電極形成 |
| Ag | 真空蒸着法 | Ag電極形成 |
| MgF₂ | 真空蒸着法 | MgF₂反射防止膜形成 |
| 比較対象 | 参照文献 | 太陽電池種別 | 面積当たりGHG排出量 | 発電量当たりGHG排出量 | 変換効率 | 劣化率・耐久性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 本研究 | 実験室スケール一次データ | Perovskite/CIGSタンデム太陽電池 | 補正前: 8649 kg-CO₂eq/m² 補正後: 2003 kg-CO₂eq/m² |
補正後: 0.406 kg-CO₂eq/kWh （変換効率30%、20年、劣化率0.0%） |
30%を仮定 | 0.0%、0.3%、0.5%、0.8%、1.0%/年を感度分析 | ポスターFig.3からFig.6で示した本研究の算定条件。 |
| 文献値 | Costa et al. 2025 本文 Table 1・Table 4、SI Table S1 |
2T Perovskite/CIGSタンデム太陽電池 TRL 3、monolithic 2T構成 |
49 kg-CO₂eq/m² 170 kg-CO₂eq/kWp |
Oceanic: 5.55 g-CO₂eq/kWh Tropical: 4.02 g-CO₂eq/kWh Desert: 3.21 g-CO₂eq/kWh |
28.8% | 使用年数25年。劣化は比較可能な実験データが不足しているため未考慮。 | cradle-to-gate。機能単位は1 m²、1 kWp、1 kWh。年間発電量はOceanic 353、Tropical 487、Desert 610 kWh/m²/year。Perovskite層はslot-die coating、CIGS層はco-evaporation。 |
| 文献値 | Celik et al. 2017 本文 Table 2・Table 3・Table 4、Fig. 3 |
2T CIGS/PKPbタンデム太陽電池 | GHG絶対値は未記載。本文ではSi基準の正規化環境影響として整理。 | GHG絶対値は未記載。発電量当たりの正規化環境影響は、現状のPCE・寿命仮定ではSiより大きい。 | 19.5% Si同等化条件として、CIGS/PKPbではPCE×寿命が555 year%超。 |
初期仮定はペロブスカイト律速で5年。タンデム寿命は2つのセル寿命の短い方を採用。 | 年日射量1700 kWh/m²/year、PRを用いてkWh換算。PEDは1585 MJ/m²、EPBTは7-8か月。BOSは含まず、2T化によりCIGS+PKPbの個別セルより総環境影響が約7.1%低い。 |
| 文献値 | Müller et al. 2021 本文 Abstract・Table 1 |
単結晶Si PVモジュール Glass-backsheet / Glass-glass |
中国: 160.3 / 145.5 kg-CO₂eq/m² ドイツ: 114.8 / 100.9 kg-CO₂eq/m² EU: 95.0 / 81.5 kg-CO₂eq/m² （G-BS / G-G、本文kg/kWp値をTable 1のm²/kWpで換算） |
13-30 g-CO₂eq/kWh （BOS除外、生産地・発電量計算法に依存） |
セル効率22.5%。モジュール効率はG-BS 19.79%、G-G 19.40%。 | IEA PVPS法: LT 30年、PR 0.75。保証ベース法: LT 25.44年/G-BS、29.89年/G-G、PR 0.85、初年度劣化2.67%/2.55%、以降0.64%/0.45%。 | 設置地は平均欧州、日射量1391 kWh/m²/year。生産・輸送・EoLを含み、BOS・設置・運用は除外。本文の気候変動影響は中国810/750、ドイツ580/520、EU480/420 kg-CO₂eq/kWp（G-BS/G-G）。 |
| 対象・参照文献 | 層構造 | 確認箇所 |
|---|---|---|
| 本研究 | 下部CIGS側から、基板 / Mo / CIGS / CdS / i-ZnO / TiO₂ / ITO① / MeO-2PACz / Perovskite / C₆₀ / SnO₂ / ITO② / Ag / MgF₂。 | Table S2-S4の製膜対象層から整理。 |
| Costa et al. 2025 | substrate glass / EVA / MgF₂ / ITO / SnO₂ / C₆₀ / Perovskite / SAM-2PACz / NiOx / ITO / AZO / ZnO / CdS / CIGS / Mo / soda-lime glass。 | Supporting Information Table S.1の2T cell block（from top to bottom）。 |
| Celik et al. 2017 | 下部セルはGlass / Mo / CIGS / CdS、トンネル接合はZnO / ZnO:Al、上部セルはMoO₃ / Spiro-OMeTAD / PKPb / TiO₂ / SnO₂:F（FTO）/ Encapsulation。 | 本文2.2のFig. 1b説明。 |
| Müller et al. 2021 | G-BSは前面3.2 mm glass / encapsulant / sc-Si PERC cell / encapsulant / polymer backsheet / aluminium frame。G-Gは前面2.0 mm glass / encapsulant / sc-Si PERC cell / encapsulant / 背面2.0 mm glass（frameless）。 | 本文Fig. 1、2.1.1、Table 1。 |
3. 補正方法の詳細
補正するために、本ポスター記載の式に基づいて算定を行った。 使用した電力データの詳細は以下に示す。各図は電力1次データを製膜過程ごとに示したグラフで、 実際のGHG排出量算定に用いた電力量は、グラフ中に示してある製膜時間の積算有効電力である。 なお、製膜時間の積算有効電力を、各図中に示した。
製膜時間−(起動時＋終了時) ＝ 補正値
補正値 ÷ 2 ＝ CIGS補正値（CIGS層のみ）
Fig. S3-4で示しているCIGS電力データは、同時蒸着による配分計算式による 補正前であり、 電力1次データを製膜過程ごとに示したグラフである。
4. 各層におけるGHG排出量
各層におけるGHG排出量の結果を以下に示す。Table S7には補正前の面積当たりGHG排出量、 Table S8には補正後の面積当たりGHG排出量、Table S9には補正後の発電量当たりGHG排出量を示す。 各表には、構成材料ごとのGHG排出量および総GHG排出量に対する寄与割合を整理した。
| Layer / Material | GHG emissions | Unit | Contribution |
|---|---|---|---|
| Glass | 3.49×101 | kg CO₂-eq./m² | 0.4% |
| Mo | 5.49×102 | kg CO₂-eq./m² | 6.4% |
| CIGS | 4.68×103 | kg CO₂-eq./m² | 54.3% |
| CdS | 3.96×102 | kg CO₂-eq./m² | 4.6% |
| i-ZnO | 2.92×102 | kg CO₂-eq./m² | 3.4% |
| TiO₂ | 4.56×102 | kg CO₂-eq./m² | 5.3% |
| ITO① | 5.12×101 | kg CO₂-eq./m² | 0.6% |
| Perovskite / MeO-2PACz | 3.2×102 | kg CO₂-eq./m² | 3.7% |
| C₆₀ | 3.57×101 | kg CO₂-eq./m² | 0.4% |
| SnO₂ | 5.65×102 | kg CO₂-eq./m² | 6.6% |
| ITO② | 5.12×101 | kg CO₂-eq./m² | 0.6% |
| Ag | 5.88×102 | kg CO₂-eq./m² | 6.8% |
| MgF₂ | 6.01×102 | kg CO₂-eq./m² | 7.0% |
| Module | 2.93×101 | kg CO₂-eq./m² | 0.3% |
| Total | 8.65×103 | kg CO₂-eq./m² | 100% |
| Layer / Material | GHG emissions | Unit | Contribution |
|---|---|---|---|
| Glass | 3.49×101 | kg CO₂-eq./m² | 1.8% |
| Mo | 2.27×102 | kg CO₂-eq./m² | 11.5% |
| CIGS | 1.08×103 | kg CO₂-eq./m² | 54.7% |
| CdS | 4.42×101 | kg CO₂-eq./m² | 2.2% |
| i-ZnO | 4.42×101 | kg CO₂-eq./m² | 2.2% |
| TiO₂ | 1.05×102 | kg CO₂-eq./m² | 5.3% |
| ITO① | 8.8×100 | kg CO₂-eq./m² | 0.4% |
| Perovskite / MeO-2PACz | 2.16×102 | kg CO₂-eq./m² | 10.9% |
| C₆₀ | 4.26×100 | kg CO₂-eq./m² | 0.2% |
| SnO₂ | 1.3×102 | kg CO₂-eq./m² | 6.6% |
| ITO② | 8.8×100 | kg CO₂-eq./m² | 0.4% |
| Ag | 3.54×101 | kg CO₂-eq./m² | 1.8% |
| MgF₂ | 3.49×101 | kg CO₂-eq./m² | 1.8% |
| Module | 2.93×101 | kg CO₂-eq./m² | 1.5% |
| Total | 2×103 | kg CO₂-eq./m² | 100% |
| Layer / Material | GHG emissions | Unit | Contribution |
|---|---|---|---|
| Glass | 3.49×101 | kg CO₂-eq./kWh | 1.7% |
| Mo | 2.27×102 | kg CO₂-eq./kWh | 11.3% |
| CIGS | 1.08×103 | kg CO₂-eq./kWh | 53.9% |
| CdS | 4.42×101 | kg CO₂-eq./kWh | 2.2% |
| i-ZnO | 4.42×101 | kg CO₂-eq./kWh | 2.2% |
| TiO₂ | 1.05×102 | kg CO₂-eq./kWh | 5.2% |
| ITO① | 8.8×100 | kg CO₂-eq./kWh | 0.4% |
| Perovskite / MeO-2PACz | 2.16×102 | kg CO₂-eq./kWh | 10.8% |
| C₆₀ | 4.26×100 | kg CO₂-eq./kWh | 0.2% |
| SnO₂ | 1.3×102 | kg CO₂-eq./kWh | 6.5% |
| ITO② | 8.8×100 | kg CO₂-eq./kWh | 0.4% |
| Ag | 3.54×101 | kg CO₂-eq./kWh | 1.8% |
| MgF₂ | 3.49×101 | kg CO₂-eq./kWh | 1.7% |
| Module | 2.93×101 | kg CO₂-eq./kWh | 1.5% |
| Total | 2×103 | kg CO₂-eq./kWh | 100% |
5. GHG排出量における電力の影響割合
GHG排出量に対する電力の影響を、実験室で取得した電力一次データと、面積補正後の算定結果から整理した。
5章以降では、基本的に補正後の算定値を用いる。補正後の総GHG排出量は2003 kg-CO₂eq/m²であり、 変換効率30%、使用年数20年、総発電量4935.85 kWh/m²の仮定では0.41 kg-CO₂eq/kWhとなった。
| 補正後GHG排出量 | 発電量当たりGHG排出量 | CIGSセル中の電力由来割合 | 再結合層中の電力由来割合 | Perovskiteセル中の電力由来割合 | 全体に占める電力由来割合 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2003 kg-CO₂eq/m² | 0.41 kg-CO₂eq/kWh | 97.7% | 100% | 97.3% | 96.3% |
| 構成区分 | 総GHG排出量への寄与 | 総GHG排出量に対する電力由来分 | 区分内の電力由来割合 | 主な工程・層 |
|---|---|---|---|---|
| CIGSセル | 71.4% | 69.8% | 97.7% | Mo、CIGS、CdS、i-ZnO、ガラス |
| 再結合層 | 5.7% | 5.7% | 100% | TiO₂、ITO① |
| Perovskiteセル | 21.4% | 20.9% | 97.3% | Perovskite/MeO-2PACz、C₆₀、SnO₂、ITO②、Ag、MgF₂ |
| Module | 1.5% | 0.0% | 0.0% | Module |
以上より、本研究の補正後評価では、CIGSセル、再結合層、Perovskiteセルのいずれでも GHG排出量の大部分が製膜時の電力に由来することが分かる。特にCIGSセルは全体の約7割を占め、 そのほとんどが電力由来であるため、製膜面積の拡大、同時処理枚数の増加、装置立上げ・終了時の電力配分の最適化、 および低炭素電力の利用が、GHG排出量低減に対して最も大きな改善余地を持つ。
6. 発電量概算手法の詳細
ポスターでは、日本における理想使用条件を踏まえた発電量を仮定し、 補正後GHG排出量を発電量当たりGHG排出量へ換算した。本章では、その発電量仮定を補足するため、 JIS C 8907:2005「太陽光発電システムの発電電力量推定方法」の月別推定の考え方に沿って、 年間発電量の算定手順を整理する。
EPm = K × PAS × HAm / GS
EPy = Σm=112 EPm
EPy = Σm=112 EPm
| 項目 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| EPm | 月間システム発電電力量 | kWh/month |
| EPy | 年間システム発電電力量 | kWh/year |
| K | 総合設計係数 | - |
| PAS | 標準太陽電池アレイ出力 | kW |
| HAm | 月積算傾斜面日射量 | kWh/m²/month |
| GS | 標準試験条件における日射強度 | kWh/m² |
月間システム発電電力量EPmは、月ごとの傾斜面日射量HAmと 月別総合設計係数Kを用いて算定し、12か月分を合計して年間システム発電電力量EPyとした。
K' = KHD × KPD × KPM × KPA × ηINO
KPT = 1 + αPmax × (TCR - 25) / 100
K = K' × KPT
KPT = 1 + αPmax × (TCR - 25) / 100
K = K' × KPT
| 項目 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| K' | 温度補正を除いた基本設計係数 | - |
| KHD | 日射量年変動補正係数 | - |
| KPD | 経時変化補正係数 | - |
| KPM | アレイ負荷整合補正係数 | - |
| KPA | アレイ回路補正係数 | - |
| ηINO | インバータ実効効率 | - |
| KPT | 温度補正係数 | - |
| αPmax | 最大出力温度係数 | %/℃ |
| TCR | 加重平均太陽電池モジュール温度 | ℃ |
| K | 月別総合設計係数 | - |
基本設計係数K'は、日射量年変動、経時変化、アレイ負荷整合、アレイ回路、インバータ効率を掛け合わせて設定した。 温度補正係数KPTは、月平均気温に加重平均太陽電池モジュール上昇温度を加えた 加重平均太陽電池モジュール温度TCRと、最大出力温度係数αPmaxから算定した。
| 項目 | 値 | 単位 |
|---|---|---|
| セル面積 | 1 | m² |
| 変換効率 | 0.300 | - |
| 日射量年変動補正係数 | 0.970 | - |
| 経時変化補正係数 | 0.950 | - |
| アレイ回路補正係数 | 0.970 | - |
| アレイ負荷整合補正係数 | 0.940 | - |
| インバータ実行効率 | 0.900 | - |
| 加重平均太陽電池モジュール上昇温度 | 28 | ℃ |
| 最大出力温度係数 | -0.500 | %/℃ |
| アレイ最大出力 | 0.300 | kW |
| 標準試験条件における日射強度 | 1 | kWh/m² |
| 項目 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 年間 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基本設計係数 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 | 0.756 |
| 月平均気温（℃） | 4.90 | 5.60 | 9.30 | 14.4 | 19.5 | 22.5 | 26.9 | 27.8 | 24 | 18.5 | 12.7 | 7.30 | 16.1 |
| 加重平均太陽電池モジュール温度（℃） | 32.9 | 33.6 | 37.3 | 42.4 | 47.5 | 50.5 | 54.9 | 55.8 | 52 | 46.5 | 40.7 | 35.3 | 44.1 |
| 温度補正係数 | 0.868 | 0.857 | 0.795 | 0.710 | 0.625 | 0.575 | 0.502 | 0.487 | 0.550 | 0.642 | 0.738 | 0.828 | 0.681 |
| 月別総合設計係数 | 0.657 | 0.648 | 0.601 | 0.537 | 0.473 | 0.435 | 0.379 | 0.368 | 0.416 | 0.485 | 0.558 | 0.626 | 0.515 |
| 月平均日積算斜面日射量（kWh/m²/day） | 4.72 | 4.33 | 4.66 | 4.88 | 5.23 | 4.24 | 4.67 | 4.68 | 3.96 | 3.56 | 3.66 | 4.02 | 4.38 |
| 日数 | 31 | 28 | 31 | 30 | 31 | 30 | 31 | 31 | 30 | 31 | 30 | 31 | 365 |
| 月積算傾斜面日射量（kWh/m²/month） | 146 | 121 | 144 | 146 | 162 | 127 | 145 | 145 | 119 | 110 | 110 | 125 | 133 |
| 月間システム発電電力量（kWh） | 28.8 | 23.6 | 26.1 | 23.6 | 23.0 | 16.6 | 16.5 | 16.0 | 14.8 | 16.1 | 18.4 | 23.4 | 247 |
EPy,n = EPy × (1 - d)n-1
| 項目 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| EPy,n | n年目の年間システム発電電力量 | kWh/year |
| EPy | 初年度または代表年の年間システム発電電力量 | kWh/year |
| d | 年間劣化率 | - |
| n | 使用年数 | year |
年間発電量の計算例では、初年度または代表年の年間システム発電電力量を246.79 kWhとした。 経年劣化を考慮する場合は、この年間発電量に劣化率の年数乗を掛けることで、 各年の劣化率を考慮した年間発電量とした。発電量当たりGHG排出量は、 補正後GHG排出量を使用年数分の発電量合計で除して算定した。
7. 変換効率・使用年数ごとにおけるGHG排出量
6章で示した年間発電量の算定結果を用いて、変換効率および経年劣化率を変化させた場合の 発電量当たりGHG排出量を整理した。ここでは使用年数を20年に固定し、変換効率は0.0%から30.0%まで 1.0%刻みで示した。
発電量は変換効率に比例して増加するため、発電量当たりGHG排出量は変換効率の上昇に伴って低下した。 また、同じ変換効率で比較すると、年間劣化率が大きいほど20年間の総発電量が小さくなり、 発電量当たりGHG排出量は高くなった。
| 変換効率 | 年間発電量（kWh/m²/year） | 総発電量（kWh/m²） | 発電量当たりGHG排出量（kg-CO₂eq/kWh） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 劣化率0.0% | 劣化率0.3% | 劣化率0.5% | 劣化率0.8% | 劣化率1.0% | |||
| 0.0% | 0 | 0 | 2,003 | 2,003 | 2,003 | 2,003 | 2,003 |
| 1.0% | 8.23 | 165 | 12.2 | 12.9 | 13.5 | 14.3 | 14.9 |
| 2.0% | 16.5 | 329 | 6.09 | 6.46 | 6.73 | 7.15 | 7.44 |
| 3.0% | 24.7 | 494 | 4.06 | 4.31 | 4.49 | 4.76 | 4.96 |
| 4.0% | 32.9 | 658 | 3.04 | 3.23 | 3.36 | 3.57 | 3.72 |
| 5.0% | 41.1 | 823 | 2.43 | 2.59 | 2.69 | 2.86 | 2.98 |
| 6.0% | 49.4 | 987 | 2.03 | 2.15 | 2.24 | 2.38 | 2.48 |
| 7.0% | 57.6 | 1,152 | 1.74 | 1.85 | 1.92 | 2.04 | 2.13 |
| 8.0% | 65.8 | 1,316 | 1.52 | 1.62 | 1.68 | 1.79 | 1.86 |
| 9.0% | 74.0 | 1,481 | 1.35 | 1.44 | 1.50 | 1.59 | 1.65 |
| 10.0% | 82.3 | 1,645 | 1.22 | 1.29 | 1.35 | 1.43 | 1.49 |
| 11.0% | 90.5 | 1,810 | 1.11 | 1.18 | 1.22 | 1.30 | 1.35 |
| 12.0% | 98.7 | 1,974 | 1.01 | 1.08 | 1.12 | 1.19 | 1.24 |
| 13.0% | 107 | 2,139 | 0.936 | 0.994 | 1.04 | 1.10 | 1.14 |
| 14.0% | 115 | 2,303 | 0.869 | 0.923 | 0.961 | 1.02 | 1.06 |
| 15.0% | 123 | 2,468 | 0.812 | 0.862 | 0.897 | 0.953 | 0.992 |
| 16.0% | 132 | 2,632 | 0.761 | 0.808 | 0.841 | 0.893 | 0.930 |
| 17.0% | 140 | 2,797 | 0.716 | 0.760 | 0.792 | 0.841 | 0.875 |
| 18.0% | 148 | 2,962 | 0.676 | 0.718 | 0.748 | 0.794 | 0.827 |
| 19.0% | 156 | 3,126 | 0.641 | 0.680 | 0.708 | 0.752 | 0.783 |
| 20.0% | 165 | 3,291 | 0.609 | 0.646 | 0.673 | 0.715 | 0.744 |
| 21.0% | 173 | 3,455 | 0.580 | 0.616 | 0.641 | 0.681 | 0.709 |
| 22.0% | 181 | 3,620 | 0.553 | 0.588 | 0.612 | 0.650 | 0.676 |
| 23.0% | 189 | 3,784 | 0.529 | 0.562 | 0.585 | 0.621 | 0.647 |
| 24.0% | 197 | 3,949 | 0.507 | 0.539 | 0.561 | 0.596 | 0.620 |
| 25.0% | 206 | 4,113 | 0.487 | 0.517 | 0.538 | 0.572 | 0.595 |
| 26.0% | 214 | 4,278 | 0.468 | 0.497 | 0.518 | 0.550 | 0.572 |
| 27.0% | 222 | 4,442 | 0.451 | 0.479 | 0.498 | 0.529 | 0.551 |
| 28.0% | 230 | 4,607 | 0.435 | 0.462 | 0.481 | 0.511 | 0.532 |
| 29.0% | 239 | 4,771 | 0.420 | 0.446 | 0.464 | 0.493 | 0.513 |
| 30.0% | 247 | 4,936 | 0.406 | 0.431 | 0.449 | 0.476 | 0.496 |
| 使用年数 | 総発電量（kWh/m²） | 発電量当たりGHG排出量（kg-CO₂eq/kWh） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 劣化率0.0% | 劣化率0.3% | 劣化率0.5% | 劣化率0.8% | 劣化率1.0% | ||
| 0 | 0 | 2,003 | 2,003 | 2,003 | 2,003 | 2,003 |
| 1 | 247 | 8.12 | 8.14 | 8.16 | 8.18 | 8.20 |
| 2 | 494 | 4.06 | 4.08 | 4.10 | 4.12 | 4.14 |
| 3 | 740 | 2.71 | 2.73 | 2.75 | 2.77 | 2.79 |
| 4 | 987 | 2.03 | 2.05 | 2.07 | 2.10 | 2.11 |
| 5 | 1,234 | 1.62 | 1.65 | 1.66 | 1.69 | 1.71 |
| 6 | 1,481 | 1.35 | 1.38 | 1.39 | 1.42 | 1.44 |
| 7 | 1,728 | 1.16 | 1.18 | 1.20 | 1.23 | 1.24 |
| 8 | 1,974 | 1.01 | 1.04 | 1.06 | 1.08 | 1.10 |
| 9 | 2,221 | 0.902 | 0.926 | 0.943 | 0.969 | 0.987 |
| 10 | 2,468 | 0.812 | 0.836 | 0.853 | 0.879 | 0.897 |
| 11 | 2,715 | 0.738 | 0.763 | 0.780 | 0.806 | 0.824 |
| 12 | 2,962 | 0.676 | 0.701 | 0.718 | 0.745 | 0.763 |
| 13 | 3,208 | 0.624 | 0.649 | 0.666 | 0.693 | 0.711 |
| 14 | 3,455 | 0.580 | 0.605 | 0.622 | 0.649 | 0.667 |
| 15 | 3,702 | 0.541 | 0.566 | 0.583 | 0.610 | 0.629 |
| 16 | 3,949 | 0.507 | 0.532 | 0.550 | 0.577 | 0.596 |
| 17 | 4,195 | 0.477 | 0.502 | 0.520 | 0.547 | 0.566 |
| 18 | 4,442 | 0.451 | 0.476 | 0.493 | 0.521 | 0.540 |
| 19 | 4,689 | 0.427 | 0.452 | 0.470 | 0.498 | 0.517 |
| 20 | 4,936 | 0.406 | 0.431 | 0.449 | 0.476 | 0.496 |
| 21 | 5,183 | 0.386 | 0.412 | 0.429 | 0.457 | 0.477 |
| 22 | 5,429 | 0.369 | 0.394 | 0.412 | 0.440 | 0.460 |
| 23 | 5,676 | 0.353 | 0.378 | 0.396 | 0.424 | 0.445 |
| 24 | 5,923 | 0.338 | 0.363 | 0.381 | 0.410 | 0.430 |
| 25 | 6,170 | 0.325 | 0.350 | 0.368 | 0.397 | 0.417 |
| 26 | 6,417 | 0.312 | 0.337 | 0.356 | 0.385 | 0.405 |
| 27 | 6,663 | 0.301 | 0.326 | 0.344 | 0.373 | 0.394 |
| 28 | 6,910 | 0.290 | 0.315 | 0.333 | 0.363 | 0.384 |
| 29 | 7,157 | 0.280 | 0.305 | 0.324 | 0.353 | 0.375 |
| 30 | 7,404 | 0.271 | 0.296 | 0.314 | 0.344 | 0.366 |
変換効率30.0%、使用年数20年、劣化率0.0%の条件では、発電量当たりGHG排出量は 0.406 kg-CO₂eq/kWhとなった。一方、同じ変換効率でも劣化率1.0%では 0.496 kg-CO₂eq/kWhとなり、長期使用時の経年劣化を考慮することが重要である。
8. 参考文献
本補足資料で参照した論文、報告書、規格を以下に示す。
- I. Celik, A. B. Phillips, Z. Song, Y. Yan, R. J. Ellingson, M. J. Heben, D. Apul, "Environmental analysis of perovskites and other relevant solar cell technologies in a tandem configuration," Energy & Environmental Science, vol. 10, pp. 1874-1884, 2017. doi: 10.1039/C7EE01650F.
- D. Costa, A. Martulli, A. v. d. Oever, A. Müller, R. Degens, N. Rajagopalan, U. W. Paetzold, S. Lizin, B. Vermang, "Life Cycle Assessment of Novel Two-Terminal (2T) and Four-Terminal (4T) Perovskite/CIGS Solar Cells," Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 33, pp. 1271-1289, 2025. doi: 10.1002/pip.70008. Supporting Informationを含む。
- A. Müller, L. Friedrich, C. Reichel, S. Herceg, M. Mittag, D. H. Neuhaus, "A comparative life cycle assessment of silicon PV modules: Impact of module design, manufacturing location and inventory," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 230, 111277, 2021. doi: 10.1016/j.solmat.2021.111277.
- M. K. van der Hulst et al., "A systematic approach to assess the environmental impact of emerging technologies: A case study for the GHG footprint of CIGS solar photovoltaic laminate," Journal of Industrial Ecology, 2020. doi: 10.1111/jiec.13027.
- IEA PVPS Task 12, "Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessments of Photovoltaic Systems," Report IEA-PVPS T12-19:2020, 2020.
- A. K. Kamali et al., "Validating the greenness of chemicals via life cycle assessment: the case of anisole as an anti-solvent in perovskite solar cells," RSC Sustainability, 2024. doi: 10.1039/d4su00361f.
- L. Vesce et al., "Perovskite solar cell technology scaling-up: Eco-efficient and industrially compatible sub-module manufacturing by fully ambient air slot-die/blade meniscus coating," Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2023. doi: 10.1002/pip.3741.
- O. Galant et al., "LCA as a Tool to Detect Environmental Hot Spots in Early-Stage Mechanochemical Synthesis of Organic Dyes," ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2023. doi: 10.1021/acssuschemeng.3c03290.
- M. K. van der Hulst et al., "Comparing Environmental Impacts of Single-Junction Silicon and Silicon/Perovskite Tandem Photovoltaics: A Prospective Life Cycle Assessment," ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024. doi: 10.1021/acssuschemeng.4c01952.
- J.-A. Alberola-Borras, R. Vidal, I. Mora-Sero, "Evaluation of multiple cation/anion perovskite solar cells through life cycle assessment," Sustainable Energy & Fuels, 2018. doi: 10.1039/c8se00053k.
- 日本産業規格, JIS C 8907:2005, 「太陽光発電システムの発電電力量推定方法」, 2005.
