A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Masaki Yanagishita

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

私が左右で違う靴を履いているのに 気付かれたかもしれません

It probably looks funny --

見た目がおかしいし

it definitely feels funny --

履き心地が すごく変ですが

but I wanted to make a point.

これで示したいことが あったんです

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

左の靴は 持続可能な フットプリントを示していて

meaning we humans consume less natural resources

天然資源を

地球が再生できる 範囲内で利用し

than our planet can regenerate,

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

二酸化炭素を 森や海が吸収できる 範囲内で排出します

That's a stable and healthy condition.

安定した健全な状態です

Today's situation is more like my other shoe.

今日の状況は むしろもう一方の靴のようです

It's way oversized.

大きすぎます

At the second of August in 2017,

2017年には 地球が再生できる１年分の資源を

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

8月2日の時点で すでに使い切っていました

This is like spending all your money until the 18th of a month

これはいわば ひと月分のお金を 18日までに使い切ってしまい

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

その月の残りは 借金で暮らすようなものです

For sure, you can do this for some months in a row,

そのようにして何ヶ月か 過ごすことはできるでしょうが

but if you don't change your behavior,

暮らし向きを改めなければ

sooner or later, you will run into big problems.

そのうち大きな問題を 抱えることになります

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

この過剰利用の破壊的影響については みんな知っての通りです

global warming,

地球温暖化

rising of the sea levels,

海面の上昇

melting of the glaciers and polar ice,

氷河や極地の氷の融解

increasingly extreme climate patterns and more.

ますます極端になっていく気候

The enormity of this problem really frustrates me.

この問題の大きさには 苛立ちを禁じ得ません

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

これが余計に苛立たしいのは

解決法があるというのに みんなやり方を変えようとしないことです

but we keep doing things like we always did.

Today I want to share with you

今日は 新しいソーラー技術が

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

持続可能な建物の未来に いかに貢献できるかという話をします

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

エネルギー需要の４割は 建物で消費されているため

so tackling this consumption

この消費に取り組むことで

would significantly reduce our climate emissions.

地球温暖化ガス排出を 大幅に減らせます

A building designed along sustainable principles

持続可能性の原則に沿って 設計された建物は

can produce all the power it needs by itself.

必要な電力を 自分で作り出します

To achieve this,

これを実現するには

you first have to reduce the consumption as much as possible,

たとえば断熱性の高い 壁や窓を使うなどして

by using well-insulated walls or windows, for instance.

まずエネルギー消費を 極力抑える必要があります

These technologies are commercially available.

そのような技術は 既に商品化されています

Then you need energy for warm water and heating.

それから温水や暖房のための エネルギーが必要です

You can get this in a renewable way from the sun

これは太陽熱利用システムや

through solar-thermal installations

ヒートポンプで 地面や大気から

or from the ground and air, with heat pumps.

再生可能な形で 得ることができます

All of these technologies are available.

この技術も既に 利用可能になっています

Then you are left with the need for electricity.

あと必要なのは電気です

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

再生可能な発電方法は 原理的にいくつかありますが

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

屋根に風車のある建物や 水力発電設備のある庭というのを

or a water power plant in the garden?

どれほどご存じでしょうか

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

たぶんあまりないでしょう 理に適わないからです

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

でも太陽は 屋根や壁面に 豊富なエネルギーを送ってくれています

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

このエネルギーを建物の表面で集めることの 可能性は とても大きなものです

Let's take Europe as an example.

ヨーロッパを例に見てみましょう

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

太陽に対して 適切な向きで

あまり陰にならない面を すべて使うなら

and they're not overly shaded,

the power generated by photovoltaics

太陽電池から得られる電力で

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

総エネルギー需要の ３割を賄えます

But today's photovoltaics have some issues.

でも 現在の太陽電池には 問題があります

They do offer a good cost-performance ratio,

費用効率は良いのですが

but they aren't really flexible in terms of their design,

デザイン的には あまり柔軟性がなく

and this makes aesthetics a challenge.

美観という点で 問題になります

People often imagine pictures like this

太陽電池のある建物というと

when thinking about solar cells on buildings.

このようなものを イメージするでしょう

太陽光発電所には 良いでしょうが

This may work for solar farms,

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

建物や通りや 建築物となると

aesthetics does matter.

美観が問題になります

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

太陽電池のある建物を あまり目にしない理由が ここにあります

They just don't match.

単にそぐわないのです

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

私たちのチームでは まったく異なる 太陽電池技術に取り組んでいます

which is called organic photovoltaics or OPV.

有機太陽電池です

The term organic describes

「有機」というのは

that the material used for light absorption and charge transport

光の吸収や電荷輸送に

金属ではなく

are mainly based on the element carbon,

炭素を主体とした素材を 使っているということです

and not on metals.

We utilize the mixture of a polymer

私たちが使うのは

真珠の首飾りみたいに 異なる繰り返し単位が連なった

which is set up by different repeating units,

like the pearls in a pearl chain,

高分子化合物と

and a small molecule which has the shape of a football

フラーレンという サッカーボールみたいな形の

and is called fullerene.

小さな分子の 混合物です

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

この２つを混ぜて溶かし インク状にします

And like ink,

すると 柔軟な素材のロールに 連続的に塗装する

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

スロットダイのような 印刷技術を使って

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

印刷できるようになります

The resulting thin layer is the active layer,

印刷された薄い層は

太陽エネルギーを吸収する 活性層になります

absorbing the energy of the sun.

This active layer is extremely effective.

この活性層は とても効率的です

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

ほんの 0.2μm の薄さで

to absorb the energy of the sun.

太陽エネルギーを 吸収できます

This is 100 times thinner than a human hair.

髪の毛の太さの 100分の１という薄さです

To give you another example,

別のたとえをするなら

take one kilogram of the basic polymer

この高分子１キロで

and use it to formulate the active ink.

インクを作ったなら

With this amount of ink,

その量で サッカー場の広さの

you can print a solar cell the size of a complete football field.

太陽電池を 印刷できます

So OPV is extremely material efficient,

有機太陽電池は 極めて少ない原料で製造でき

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

これは持続可能性という点で 重要なことだと思います

After the printing process,

印刷すると このような

you can have a solar module which could look like this ...

太陽電池モジュールができます

It looks a bit like a plastic foil

これはプラスチックフィルムのように見え

and actually has many of its features.

性質も似ています

It's lightweight ...

軽量で

it's bendable ...

曲げることができ

and it's semi-transparent.

半透明です

But it can harvest the energy of the sun outdoors

それでも 屋外の太陽光や

and also of this indoor light,

室内の光を集めることができ

as you can see with this small, illuminated LED.

ご覧のとおり 小さなLEDを灯せます

You can use it in its plastic form

これはプラスチックの形で使え

and take advantage of its low weight and its bendability.

軽量で 曲げられる点を 生かせます

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

軽量という点は 暖かい地域の建物では重要です

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

屋根が重い物を余分に載せられるようには デザインされていないからです

They aren't designed for snow in winter, for instance,

たとえば 冬期の積雪は 想定していません

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

重いシリコン製の 太陽電池は使えませんが

but these lightweight solar foils are very well suited.

この軽量なソーラーフィルムなら ぴったりです

The bendability is important

曲げられるという点は

膜状の建築構造と太陽電池を 組み合わせる場合に 重要になります

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

シドニーのオペラハウスの「帆」が 発電所になるところを想像してみてください

Alternatively, you can combine the solar foils

この太陽電池フィルムはまた

with conventional construction materials like glass.

ガラスのような通常の建築資材と 組み合わせることもできます

Many glass facade elements contain a foil anyway,

どのみち外壁のガラスは 多くの場合

to create laminated safety glass.

安全合わせガラスとして 膜を挟んだ構造になっているので

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

製造プロセスでもう一層 膜を追加するのは大変ではなく

but then the facade element contains the solar cell

それによって 太陽電池を含んでいて

and can produce electricity.

発電のできる 建築材料ができます

Besides looking nice,

見た目が良いという以外にも

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

この統合型の太陽電池には 大きな利点が２つあります

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

はじめにお見せした 屋根の上の 太陽電池を覚えていますか？

In this case, we install the roof first,

この場合 最初に屋根を葺き

それから２番目の層として 太陽電池を設置します

and as a second layer, the solar cell.

This is adding on the installation costs.

これは設置のコストを 高くすることになります

In the case of integrated solar cells,

統合された太陽電池の場合

at the site of construction, only one element is installed,

建築現場で設置する物は １つで済みます

being at the same time the envelope of the building

建物の外側と太陽電池を

and the solar cell.

同時に取り付けられるのです

Besides saving on the installation costs,

設置コストを 節約できるだけでなく

this also saves resources,

資源の節約にもなります

because the two functions are combined into one element.

２つの機能が１つの要素に 統合されているからです

Earlier, I've talked about optics.

前に光利用の話をしました

I really like this solar panel --

私はこの太陽電池パネルが 気に入っていますが

maybe you have different taste or different design needs ...

皆さんの好みや デザイン上の必要は 違っているかもしれません

No problem.

でも大丈夫

With the printing process,

この太陽電池は

the solar cell can change its shape and design very easily.

印刷過程で形やデザインを 容易に変えることができます

This will give the flexibility to architects,

これは建築家や 建物の所有者に

to planners and building owners,

柔軟に対応でき

好きな形で この発電技術を 取り入れてもらえます

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

これが研究所の中だけのものでないことを 強調しておきたいと思います

It will take several more years to get to mass adoption,

広く普及するまでには まだ何年か かかるでしょうが

but we are at the edge of commercialization,

もう商品化の 間際に来ており

meaning there are several companies out there with production lines.

すでに製造ラインを持つ 企業が何社かあります

They are scaling up their capacities,

企業では製造能力を 拡大しており

and so are we, with the inks.

私たちもインクを 量産できるようにしています

(Shoe drops)

(靴を履き替える)

This smaller footprint is much more comfortable.

フットプリントは 小さい方が快適です

(Laughter)

(笑)

It is the right size, the right scale.

適切な大きさ 適切な規模です

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

私たちはエネルギー消費を 適切な規模に戻す必要があります

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

建物をカーボン・ニュートラルにする というのも重要です

In Europe,

ヨーロッパでは 2050年までに

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

既存の建築の脱炭素化をする という目標を掲げています

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

そのために有機太陽電池が 大きな役割を果たすと期待しています

Here are a couple of examples.

実例をいくつか ご覧にいれましょう

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

有機太陽電池を大々的に印刷した 初の商用事例です

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

「商用」と言ったのは 太陽電池が 産業設備に印刷されたということです

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

これは「ソーラーツリー」という名で

2015年ミラノ万博の ドイツ館です

at the World Expo in Milan in 2015.

They provided shading during the day

日中には日よけとなり

and electricity for the lighting in the evening.

また夜の照明のための 電気を作っています

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

太陽電池の形に 六角形が選ばれた理由が分かりますか？

Easy answer:

簡単です

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

建築家は 床に影で 模様を作りたいと思い

and asked for it,

そう依頼し

and then it was printed as requested.

その通りに 印刷されたのです

Being far from a real product,

実際の製品とはだいぶ違いますが この自由な形の作例は

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

私たちの予想以上に

much more than we expected.

訪れた建築家達の想像力を 刺激したようです

This other application is closer to the projects

こちらの事例は

私たちがターゲットとしているものに より近い形のものです

and applications we are targeting.

In an office building in São Paulo, Brazil,

ブラジルのサンパウロにある オフィスビルで

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

半透明な有機太陽電池パネルが ガラス外壁に統合されていて

serving different needs.

いくつもの役割を果たしています

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

１つには 中の会議室に 日陰を提供すること

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

もう１つは 革新的な方法で 会社のロゴを表示することです

And of course, electricity is produced,

そしてもちろん 発電によって

reducing the energy footprint of the building.

建物のエネルギー消費を 抑えています

This is pointing towards a future

これは建物が

where buildings are no longer energy consumers,

エネルギーの消費者でなく 生産者になる

but energy providers.

未来を指し示しています

I want to see solar cells seamlessly integrated

太陽電池が建物の外面に 調和して取り込まれて

into our building shells

資源効率と見た目の良さを 両立している様を

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

見たいと思います

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

屋根用にはシリコン製の太陽電池が 適する場合もあるでしょう

But to exploit the potential of all facades and other areas,

でも すべての外壁や その他の部分も生かそうと思うなら—

such as semitransparent areas,

半透明な部分や

curved surfaces and shadings,

曲面や 日よけなどには

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

建築家が望む どのような形にもできる

有機太陽電池が 大いに役に立つことでしょう

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)