屋根が足りない都市で、窓は発電所になれるか

都市を上空から見ると、太陽光発電の制約が形になって見える。屋根は小さな切手のように道路と空調機の間に散り、窓と外壁は何十階もの高さで空へ伸びている。光は毎日その巨大な垂直面へ届く。それでも、電気をつくる面の大半は屋上に横たわったままだ。

YKK APの提案は、建物を外から作り直すのではなく、既存のガラスの室内側に発電する「第二の窓」を足すことだ。薄く軽いペロブスカイト太陽電池を枠に組み込み、窓や壁そのものに発電機能を持たせる。太陽電池が建材の一部として働くため、名称はBIPV、建材一体型太陽光発電である。

発想の核心は、太陽電池の変換効率記録ではない。外装を交換せず、足場を大きく組まず、室内から取り付けて保守できるなら、これまで「設置不能」とされた面が市場になることだ。賃貸物件なら取り外せる枠にできる。強風、雨、雹からセルを外窓が守る。もう一枚の窓による断熱効果と発電を同時に設計できる可能性もある。

内窓は「発電するカーテン」ではない

内窓は、既存の外窓と室内の間に設ける独立した窓である。住宅では結露や騒音を抑え、断熱性を上げる改修としてすでに知られている。BIPV内窓はその枠やガラス面に太陽電池を組み込み、直流電力を配線で取り出す。外装ガラスを発電ガラスへ丸ごと交換する方式とは、工事、費用、保守、光の通り方が違う。

「透明な太陽電池」と一言でまとめるのも危うい。ペロブスカイトは組成や膜厚、電極を変えることで色と透過性を調整できるが、光を室内へ通せば、その分だけ発電に使える光は減る。2025年の半透明セル研究では、平均可視光透過率9.45％で変換効率20.59％、透過率20.71％で18.73％という例が示された。優れた研究値ではあるが、向こう側を自然に見渡せる窓として十分かは用途による。さらに実物の窓では枠、配線、封止、模様、面積拡大による損失が加わる。

窓が担う仕事	発電を足すと生じる問い	公開すべき指標
光と眺望	暗さ、色の偏り、まぶしさ、外の見え方をどこまで許容できるか	平均可視光透過率、色再現、ヘイズ、方位別の室内照度
熱を制御	日射取得を減らす冷房効果と、冬の暖房負荷をどう両立するか	U値、日射熱取得率、窓間温度、年間空調負荷
安全な建材	火災、衝撃、地震、結露、開閉、避難と電気安全を満たすか	建築・電気規格、絶縁、停止方式、封止と破損試験
発電設備	外窓を通った実光で、何年にわたりどれだけ使える電力を出すか	有効面積、DC/AC発電量、劣化率、稼働率、交換周期

IEC 63092は、BIPVを単なる太陽電池モジュールではなく、建築製品と電気製品の二重の要求を受けるものとして扱う。窓メーカーがこの分野へ入る意味はここにある。最高効率のセルを買って枠へ貼れば終わる仕事ではない。水密、気密、風圧、火災、配線、交換性まで、一つの製品として成立させる必要がある。

ロシアの鉱物名から、横浜の3.8％へ

「ペロブスカイト」は一つの物質名ではなく、原子が特定の結晶構造に並ぶ材料群の呼び名である。語源は、1839年にウラル山脈で報告された鉱物の名称にさかのぼる。現在の太陽電池はその鉱石を薄く切ったものではない。ヨウ素や臭素などのハロゲン、金属、アンモニウム系イオンなどを組み合わせ、光を吸収して電荷を生む結晶膜をつくる。

現代の太陽電池史で日本が持つ場所は大きい。2009年、桐蔭横浜大学の宮坂力氏、児島彰宏氏、天島健次郎氏、白井康夫氏は、有機鉛ハライドの微結晶を色素増感型セルに使い、ヨウ化物で3.8％の変換効率を報告した。最初の装置は液体電解質を含み、長く光を当てると材料が溶ける弱点があった。2012年ごろに固体構造が導入されると、効率と安定性の競争が急加速した。

研究セルは今や高20％台へ達した。だが数字を比較する時、面積と条件を消してはならない。研究室の小面積・不透明セル、半透明セル、大面積モジュール、既存外窓の後ろに置く内窓は別の製品である。小さなセルの世界記録を、窓一枚の出力として読むことはできない。印刷や塗布に適した材料であっても、膜を大きく均一にし、欠陥を抑え、端部から水分を入れず、同じ品質を何千枚も再現する段階で難しさは増す。

展示へ続く、五つの実験

GREEN×EXPOの一枚は、突然現れた試作品ではない。YKK APは関電工などと、気候、取り付け位置、セル形式、建物の使われ方を変えながら、発電する窓の弱点を一つずつ切り分けてきた。

この連続性が重要だ。秋葉原と雪まつりは技術を見せる実験だった。羽田は比較する場、青海は人が働く場、大阪は電力系統につなぐ場、札幌市役所は厳しい冬と公共施設を試す場である。商用化には、そのすべての問いへ同時に答えなければならない。

二枚のガラスを通る光

内窓には守られる利点がある一方、光学的な罰金がある。太陽光はまず既存の外窓を通る。そのガラスは透明に見えても、すべての波長を同じようには通さない。高層ビルで多い熱線反射・吸収ガラスやLow-Eコーティングは、冷房負荷を下げるため特定の赤外・可視成分を反射する。太陽電池へ届く光量とスペクトルが変われば、発電量も変わる。

YKK APがテレコムセンターで外窓の熱線反射ガラスの影響を明示的に測ったのはそのためだ。「屋外の日射量×セル効率」という単純計算では、内窓の年間発電を予測できない。外窓の製品仕様、方位、階数、隣棟と庇の影、室内温度、窓間の熱、インバーター損失を含む実測が必要になる。

垂直面は、一般に最適角度の屋根より年間の直達日射を取り込みにくい。南向きだけでなく、東西北向きの窓もある。しかし、価値は年間総量だけでは決まらない。東面は朝、西面は夕方の電力をつくりやすく、屋上発電の正午の山を少し広げられる。冬の太陽が低い時は垂直面に光が当たりやすい。札幌では雪面が反射板のように働く可能性がある。逆に、隣の高層ビルが一日中影を落とせば、その面は候補から外れる。

都市では、屋根より壁が広い

低層の倉庫や戸建て住宅なら、まず成熟したシリコン太陽電池を日当たりのよい屋根へ置く方が、出力、価格、保証の面で有利な場合が多い。BIPV内窓はそれを置き換える万能技術ではない。狙いは、屋上が空調設備、ヘリポート、緑化、避難動線で埋まり、建物の消費電力に比べて面積が小さい都市ビルだ。

超高層になるほど床と外壁は増えるが、屋根は一枚のままである。この幾何学が、垂直発電を必要にする。NRELの高層建築シミュレーションでも、窓の発電だけでなく、外装PV、窓による熱負荷低減、東西面の利用を組み合わせることがネットゼロへ近づく条件として示されている。ただし、これは特定条件のモデルで、どのビルにも同じ結果を約束するものではない。

内窓なら外装交換よりも改修時の障壁を下げられる。建物所有者は外観を変えずに試せ、テナント区画ごとの工事も考えられる。外側の高所作業を減らし、故障したセルへ室内から触れられる。しかし、所有者、テナント、電力契約者が異なる場合、誰が投資し、誰が電気代を節約し、誰が交換責任を負うかという「分割インセンティブ」は残る。

日本が20ギガワットへ賭ける理由

日本の第7次エネルギー基本計画と2025年のエネルギー白書は、軽く柔軟なペロブスカイトを、国土と系統に制約がある日本で再生可能エネルギーの設置場所を広げる手段と位置づけた。政府の戦略は2040年までに約20ギガワットの導入、2030年までにギガワット級の生産体制を目指す。NEDOのグリーンイノベーション基金は次世代太陽電池へ最大約800.5億円を配分し、量産技術と実証を支えている。

産業政策上の魅力として、ヨウ素がよく挙げられる。日本は世界2位で世界生産の約3割を占め、その大半を千葉県の地下かん水から取り出す。ヨウ素系のペロブスカイトなら、重要原料の一つを国内で確保できる可能性がある。

ただし、「国産の太陽電池」という標語をヨウ素だけで証明することはできない。鉛または代替金属、透明導電膜、電極、封止フィルム、ガラス、溶剤、製造装置、パワーコンディショナーまで供給網は長い。量産時の歩留まり、エネルギー使用、輸入依存、知的財産を含めて初めて経済安全保障を評価できる。

最大の敵は、雨だけではない

ハライドペロブスカイトは、水分、酸素、熱、強い光、電圧によるイオン移動の組み合わせで劣化する。単独の加速試験を通っても、光と熱を同時に加えると予想以上に性能が落ちることがある。米エネルギー省が商用化の要件として挙げるのは、効率だけでなく、耐久性、面積拡大後の性能、製造の再現性、銀行や保険会社が投資可能と判断する「バンカビリティ」だ。主力電源なら20年以上働く見通しが求められる。

内窓は雨と雹を外窓で避けられるが、課題が消えるわけではない。南向き窓の間は高温になり、紫外線は届き、端部の封止材は膨張と収縮を繰り返す。清掃時の薬剤、結露、地震の揺れ、家具の衝突、開閉する窓ならケーブルの屈曲もある。室内にあるからこそ、人が触れる設備として絶縁と破損時の安全は厳しく問われる。

窓の保証期間と発電層の寿命が違う場合、どの層だけを交換できるかが経済性を左右する。札幌市役所で木枠を使い、賃貸物件などで外せる施工を試すのは、材料科学だけでなく交換設計が商品を決めることを示している。

鉛を「薄いから少ない」で終わらせない

高効率のハライドペロブスカイトの多くは鉛を含む。使用量が薄膜ゆえ小さくても、割れたセルから水へ溶出すれば環境と健康の問題になる。鉛を使わない組成の研究は進むが、現時点では性能と安定性の同時達成が難しい。したがって製品の責任は、含有量の説明、頑丈な封止、破損時の捕捉、回収、再資源化まで続く。

対策は存在する。2019年のNature Energy論文では、雹を模した破壊後の試験で、自己修復性のあるエポキシ封止が、端部だけを樹脂で封じたガラス構造に比べ鉛の漏出率を375分の1にした。別の研究では、鉛を吸着する材料をモジュール内へ組み込む方法が示されている。これらは「危険がない」という証明ではない。破損を前提に封じ込めを測定できること、そしてExpoの展示も最終製品も、その試験結果を公開すべきだという証拠である。

日本政府は2026年4月、太陽光パネルの再資源化制度を含む法案を閣議決定した。背景には2030年代後半に年間最大50万トンへ達しうる廃パネルがある。これはシリコンを含む太陽電池全体の問題で、法案は成立済み制度と同じではない。しかし新技術は、廃棄の山が見えてから回収網を考える古い順序を繰り返すべきではない。

展示で見たいのはワットではなく、測り方

技術展示は、晴れた日の瞬間出力を見せれば映える。実用性を判断するには、測定条件の方が重要だ。GREEN×EXPO 2027は2027年3月19日から9月26日まで横浜・旧上瀬谷通信施設で開かれる予定で、春分から夏、秋分近くまでの季節をまたぐ。継続計測ができるなら、単なる模型より価値がある。

発電量の単位も吟味したい。セル一枚の最大ワット数は製品の大きさを示すが、電気代と炭素削減を決めるのは一年間のキロワット時である。研究用のDC出力と、建物で使えるAC電力量も同じではない。展示の照明や制御装置が使う電力を差し引かなければ、ネットの効果は見えない。

費用は「パネル対パネル」で比べない

成熟した屋根用シリコンと、初期量産のBIPV内窓を一ワット当たりの価格だけで比べれば、内窓は不利になりやすい。だが建築一体型の経済性は、発電しない窓や改修工事との差額で見る必要がある。外装交換や外部足場を避けられる価値、断熱や日射遮蔽で減る空調費、テナントの快適性、保守のしやすさも計算へ入る。

一方で、利益を二重に数えてはいけない。暗くした窓が冷房負荷を下げても、照明電力が増えれば相殺される。断熱内窓としての効果を発電の手柄にしてはならない。透明度を上げるため発電面積を減らせば、同じ窓数でも出力は下がる。最も良い設計は全面を発電膜にすることではなく、腰壁に近い下部、眺望を妨げにくい帯、日当たりのよい方位だけを選ぶことかもしれない。

向いている可能性が高い場所	慎重に見るべき場所
屋上が小さい中高層ビル、外装交換が難しい既存建物、南・東・西面で影が少ない窓、室内から保守したい公共施設	成熟した屋根PVを十分置ける建物、常時日陰の北面、眺望と色忠実度が最優先の窓、避難や開閉を妨げる場所
断熱改修を同時に行う建物、期間限定や賃貸で撤去可能性が重要な場所、積雪反射を利用できる垂直面	外窓が強く日射を遮るのに分光データがない建物、配線経路を確保できない区画、回収責任が決まらない短期導入

窓は発電所になるのか

答えは「一枚の窓がビルを動かす」ではない。屋根のシリコン、外壁のBIPV、省エネガラス、蓄電池、需要制御の中で、今まで何もしなかった面が少しずつ電力を出す。その集合が、都市の再生可能エネルギーの限界を押し広げる。

YKK APの強みは、ペロブスカイトの発明者であることではなく、光を電気へ変える薄膜を、交換でき、配線でき、人が毎日そばで使える「窓」に変えようとしていることだ。2024年からの実証は、雪、熱線反射ガラス、実オフィス、系統連系、公共施設へと現実に近づいてきた。GREEN×EXPOはその歩みを市民が見る舞台になる。

だが、未来の窓は青く光る模型の美しさだけでは評価できない。何キロワット時を生み、どれほど暗くし、何年で劣化し、割れた時に鉛をどう止め、誰が回収し、発電しない窓より総額で得になるのか。数字が公開されて初めて、これは「発電する展示」から「発電する建築」へ進む。

都市の屋根は増やせない。窓はすでにそこにある。その事実こそ、内窓という一見控えめな発想が大きい理由である。

出典・取材基盤

1. YKK AP「札幌市役所本庁舎でペロブスカイト太陽電池を用いたBIPV内窓の実証実験開始」（2026年3月2日）
2. YKK AP「羽田 建材一体型太陽光発電実証実験ラボ」（2025年4月25日）
3. YKK AP「テレコムセンタービルでフィルム型ペロブスカイトBIPV内窓の実装検証」（2025年8月5日）
4. YKK AP「谷町YFビルでBIPV内窓を系統連系」（2025年10月28日）
5. YKK AP・パナソニックHD「ガラス型ペロブスカイト太陽電池の内窓実装検証」（2025年11月20日）
6. YKK AP「静岡県におけるガラス型ペロブスカイト太陽電池の導入実証」（2025年6月18日）
7. YKK AP・札幌市「次世代型太陽電池を用いたBIPV実証の連携協定」（2025年1月20日）
8. GREEN×EXPO 2027公式「開催概要」
9. A. Kojimaほか「Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells」, JACS（2009年）
10. 米国立再生可能エネルギー研究所（NREL）「Best Research-Cell Efficiency Chart」
11. 米エネルギー省「Perovskite Research Directions」
12. NREL「Combination of Stressors Key to Testing Perovskite Solar Cells」（2023年）
13. 資源エネルギー庁「令和6年度エネルギーに関する年次報告 第3節 次世代エネルギー」
14. NEDOグリーンイノベーション基金「次世代型太陽電池の開発」
15. NEDO「フィルム型太陽電池の設計・施工ガイドラインを策定」（2026年3月18日）
16. 資源エネルギー庁・再生可能エネルギー政策資料
17. 千葉県「世界に誇る千葉の資源 ヨウ素」
18. IEC 63092-1:2020「BIPVモジュールの要求事項」
19. IEC 63092-2:2020「BIPVシステムの要求事項」
20. NREL「PV Windows Unlock Goal of Increased Energy Efficiency of Skyscrapers」（2022年）
21. J. Liほか「Fabrication of Bifacial-Modified Perovskites for Efficient Semitransparent Solar Cells」, Molecules（2025年）
22. S. Jiangほか「Reduction of lead leakage from damaged lead halide perovskite solar modules」, Nature Energy（2019年）
23. X. Liほか「On-device lead sequestration for perovskite solar cells」, Nature Sustainability（2021年）
24. 経済産業省「再資源化事業等高度化法等改正法案を閣議決定」（2026年4月3日）

編集部注：GREEN×EXPO展示固有の仕様は、本号のニュース資料に記された範囲を超えて補作していない。過去のYKK AP実証の数値は各発表時点の計画を含み、商品性能や量産保証を意味しない。効率値はセル面積、透明性、測定条件が異なるため直接比較できない。本稿は2026年8月15日午前3時14分（日本時間）までに確認できた資料に基づく。