8月16日【今日は何の日？】NREL設立。太陽光発電の歴史からAIが拓くエネルギーの未来

1977年8月16日、未来への「スイッチ」が押された日。エネルギーの歴史が、今、あなたに追いつく

今から約50年前、1977年8月16日。ある研究所の設立が、今日の私たちの生活、そしてこれから訪れる未来を決定づける「スイッチ」となりました。その名は、太陽エネルギー研究所（SERI）。後の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）です。

これは、単なる過去の出来事ではありません。オイルショックという危機から生まれたこの研究所の物語は、半世紀の時を経て、カーボンニュートラルやGX（グリーン・トランスフォーメーション）という現代の課題と直結し、今まさにクライマックスを迎えようとしています。

あの日始まったイノベーションの旅が、今どこまで進み、そして私たちをどこへ連れて行こうとしているのか。過去から未来へ、その壮大な軌跡をたどってみましょう。

壮大なる光の旅：シリコンの時代からペロブスカイトの夜明けへ

私たちが今日「太陽光発電」と呼ぶ技術は、一夜にして生まれたわけではありません。それは、数世代にわたる科学者たちの探求と、社会情勢が交差する中で紡がれた壮大な物語です。

光が電気に変わる瞬間：ベル研究所の奇跡

太陽エネルギー研究の原点は、1839年にフランスの物理学者アレクサンドル・ベクレルが「光起電力効果（Photovoltaic Effect）」を発見したことに遡ります。物質に光を当てると電気が生まれる――この神秘的な現象が、すべての始まりでした。

しかし、その光が実用的なエネルギー源となるまでには100年以上の歳月を要します。転機は1954年、米国のベル研究所で訪れました。3人の研究者、チャピン、フラー、ピアソンが、当時エレクトロニクスの主役になりつつあった「シリコン」を使い、世界初の実用的な太陽電池を開発したのです。変換効率はわずか6%。それでも、人工衛星の電源として宇宙に飛び立つなど、その可能性は無限に広がっていました。

「シリコン時代」の確立と見えてきた壁

この発見以降、太陽電池の主役は一貫してシリコンでした。シリコンは地球上で2番目に豊富な元素であり、安定性が高く、半導体産業の発展とともに製造技術が磨かれていきました。SERI（現NREL）の設立も、このシリコン技術のさらなる発展を後押しし、「シリコン時代」は盤石なものに見えました。

しかし、そのシリコンにも限界が見え始めます。高純度のシリコンウェハーは製造に多くのエネルギーを必要とし、硬く重いため、設置場所は限られます。「もっと安く、もっと軽く、もっと場所に縛られずに」――そんな次世代への渇望が、新たな技術の探求を加速させました。

次なる光を求めて：「薄膜太陽電池」の挑戦

シリコンの壁を越えるため、1980年代から本格化したのが「薄膜（Thin-Film）太陽電池」の研究です。ガラスなどの基板上に、光を吸収する半導体の薄い膜を形成するこの技術は、シリコンの使用量を劇的に減らし、軽量化を実現しました。カドミウムテルル（CdTe）やCIGS（銅・インジウム・ガリウム・セレン）といった化合物を使った薄膜太陽電池は、一定の市場を築き、技術の多様化に大きく貢献しました。しかし、シリコンを超える効率や、材料の希少性・毒性といった課題も抱えており、決定的なゲームチェンジャーとはなり得ませんでした。

日本から生まれた革命：「ペロブスカイト」の衝撃

世界中の研究者が次の一手を模索していた2009年、その革命は日本で静かに産声を上げました。桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授が、「ペロブスカイト」と呼ばれる特殊な結晶構造を持つ材料で太陽電池が作れることを発見したのです。

当初、その存在はほとんど注目されませんでした。しかし、その後に変換効率が驚異的なスピードで向上すると、状況は一変します。NRELの効率チャートを凄まじい角度で駆け上がり、わずか10年ほどで従来のシリコン系に匹敵する効率を達成したのです。

ペロブスカイトの衝撃は効率だけではありません。「塗って作れる」という製造プロセスの革新性、そして「軽くて曲がる」という物理的な特性。それは、太陽電池が単なる「パネル」から、建材やデバイスと一体化する「エネルギーを生成する皮膚」へと進化する可能性を示していました。

現在：あらゆるモノが発電する「エネルギーの皮膚」

この歴史的な流れの先に、私たちが今立っている「現在地」があります。ペロブスカイト太陽電池は、エネルギーの概念を根底から覆そうとしています。

発電所という「特別な場所」でエネルギーが作られる時代から、ビルの壁、窓、自動車のボディ、さらにはリュックサックや衣服まで、「あらゆるモノがエネルギーを生み出す」時代へ。

これは、スマホが固定電話を過去のものにした以上のインパクトを持つ変化です。今、世界中の企業や研究機関が、この未来のエネルギー源を社会実装すべく、最大の課題である「耐久性」の克服と量産技術の確立にしのぎを削っています。

未来：AIが紡ぐ「エネルギーのインターネット」

では、この先に待つ未来とはどのようなものでしょうか。

それは、再生可能エネルギーとAI、そしてIoTが融合した「エネルギーのインターネット」と呼べる世界の到来です。

あなたの家が、街が、発電所になる: ペロブスカイト太陽電池で覆われたビル群や、EV（電気自動車）の巨大なバッテリー群が、一つの仮想的な発電所「VPP（バーチャルパワープラント）」を形成します。
AIエネルギーアシスタントの登場: AIがリアルタイムで電力の需要と供給を予測。最も効率的な時間にEVを充電したり、余った電力を自動で売却したりと、家庭のエネルギー利用を最適化します。天気予報を見て「明日は快晴なので、日中の電力価格は安くなります」と教えてくれるのが当たり前になるでしょう。
エネルギーの民主化: 個人やコミュニティがエネルギーの生産者となり、消費者となり、そして融通し合う。エネルギーは、巨大企業から供給されるものから、P2P（ピアツーピア）で取引される「共有財産」へと姿を変えていきます。