2018 Fiscal Year Research-status Report

シリコン太陽電池教材を用いた教育プログラムの開発

Research Project

Project/Area Number	17K12939
Research Institution	Maizuru National College of Technology
Principal Investigator	内海淳志舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (30402663)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	シリコン太陽電池 / 教材開発 / 再生可能エネルギー
Outline of Annual Research Achievements	再生可能エネルギー教育の一環として、太陽電池の仕組みの学習や太陽電池づくり体験の機会が求められている。しかし、現状では一般的に普及しているシリコン太陽電池に関して、体験型の公開講座はほとんど実施されていない。体験が長時間に渡り、かつ高額な教材費用を要するためである。本研究では、これまでに開発した短時間で作製可能なシリコン太陽電池教材の改良を進めるとともに、この教材を使用した教育プログラムを開発して評価する。前年度の成果として、シリコン太陽電池に簡易的なフィンガー電極を形成することで発電量を約10倍に増加させることができた。今年度はその成果を受け、基本的な教育プログラムの確立を目的として公開講座3件を実施した。内訳は、教育プログラムを試行するための公開講座（中学生向け）を1件、太陽電池に興味をもつ小学生向けに、太陽電池の学習を中心とした公開講座を2件である。小学生向けの公開講座では、モータの回転実験、および発光ダイオードの点灯実験などの準備および試行を行った。これらは教育プログラムにおいて、太陽電池の発電を確認するための実験として行うものである。これらの結果、教育プログラムの各種実験実施に一定の目途がついたといえる。次に太陽電池教材の改良である。これまでに太陽電池の受光面にアルミテープを後付けすることで、簡単にフィンガー電極を形成する方法を確立してきた。しかし、フィンガー電極の材料および形成方法を再検討することで、より一層の発電量の増加が見込めることがわかった。本年度はその点に着目して改良を進めた。その結果、短絡電流を前年度のものに比べて2倍に増加させることができた。本研究で開発している太陽電池教材は、短時間で作製できる太陽電池を目的としていることから、発電量に対する期待は大きくなかったが、さらなる改良を進めることである程度の発電量を得ることができる見通しが得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は、教育プログラムの確立に向けて公開講座の実施を行った。その内訳は、開発した教育プログラムを試行するための中学生向けの公開講座を1件、太陽電池に興味をもつ小学生向けに太陽電池の学習を中心とした公開講座を2件である。小学生向けの公開講座では、教育プログラムの一部であるモータの回転実験、および発光ダイオードの点灯実験などの準備および試行を行った。これらは太陽電池発電実験の一部とするものである。これにより、教育プログラムの各種実験実施に一定の目途がついたといえる。太陽電池教材の改良についても順調に進んでおり、その結果、発電量のさらなる増加に成功している。当初の研究計画に沿って、教育プログラムの開発および太陽電池教材の改良が進められていることから、研究の達成度はおおむね順調に進展していると判断できる。
Strategy for Future Research Activity	発光ダイオードの点灯実験やモータの回転実験など、各種実験実施の内容を含めて、基本的な教育プログラムの確立が達成できた。今後は、公開講座での実施と教育プログラムの検証作業を進める予定である。公開講座については、具体的には舞鶴高専地域共同テクノセンターの講義室および電子デバイス実習室(試作室)で行う予定であり、小学生および中学生が参加できる長期休業期間内に日程を設定して行う予定である。教育プログラムの検証は、受講生に対するアンケートだけでなく、公開講座を補助する学生に対するアンケート、および公開講座の様子などの評価を含めて行う。これらを最終的にまとめて、より効果的な教育プログラムの作成につなげる予定である。また、開発しているシリコン太陽電池教材については、より一層の発電量の増加が見込める。このため、引き続きシリコン太陽電池教材の改良を計画的に進める予定である。
Causes of Carryover	本研究の遂行に必要な設備（分光光度計）のメンテナンスを本年度に行ったが、多数の消耗品の交換を要するなど、当初想定していた以上の費用が必要であった。このため、本来購入予定であった設備（電気炉）の導入を今年度行うことができなくなり、予算の執行計画を一部修正した結果、次年度使用額が生じた。電気炉の導入であるが、この次年度使用額と物品費を合わせて行う計画である。なお、この電気炉は今後の公開講座で使用する予定であり、導入時期については変更したが本研究の遂行に問題は生じていない。