Bayes Business Schoolは2026年11月10日、シリコン太陽電池が普及した背景を、量産設備と大口需要の関係から読み解く研究を紹介した。原論文は6月23日にオンライン公開された査読済み論文で、1956〜2020年の米国の太陽光発電産業を分析している。比較対象はシリコン系と、複数の材料・製法からなる薄膜系の太陽電池だ。著者らは、製造装置の標準化が量産を支え、長期的な信頼性を求める顧客や金融機関からの信頼獲得につながったと分析する。太陽電池の変換効率ではなく、技術が市場に定着する条件に注目し、企業の撤退と製造能力の消失も区別して検討している。

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109社と149社をたどった米国産業史

研究では、太陽電池メーカー109社と、世界の製造装置メーカー149社を調査した。さらに、主要な装置メーカー13社と米国の大手電力会社10社について、詳しい事業史を分析している。後者の2グループは主要企業を抽出したもので、業界全体の企業数ではない。また、製造装置メーカー149社には米国外の企業も含まれる。

研究をまとめたのは、City St George's, University of LondonのBayes Business Schoolに所属するMara Guerra氏と、University of MarylandのRajshree Agarwal氏だ。論文は『Organization Science』に掲載されている。企業の定量データと社史、新聞記事、業界報告を突き合わせ、企業の参入・撤退だけでは捉えきれない、メーカーと装置供給企業の関係を調べた。ただし、資料によって対象期間が異なるため、すべての項目について1956年以降の連続したデータがそろっているわけではない。

分析では、製造装置メーカーの活動が太陽電池メーカーの生産を支え、生産の拡大がさらに装置メーカーの活動を促すという相互作用が重視された。著者らは複数の資料と出来事の前後関係を照合し、シリコン系と薄膜系の普及に差が生じた仕組みを説明している。ただし、これは産業史に基づく観察研究であり、個々の要因の因果効果を実験的に切り分けたものでも、太陽電池の性能を数値予測したものでもない。

量産設備の標準化がシリコン太陽電池の普及を後押し

再生可能エネルギーの調達義務や税額控除などの政策は、電力網に接続する太陽光発電の市場を拡大させたと論文は説明する。ただし、米国の制度は太陽電池の方式を指定していない。シリコン系と薄膜系のメーカーは、ともに成長する市場への参入機会を得ていた。つまり、政策によってシリコン系だけが優遇されたことが、普及の差を生んだという説明ではない。

需要が増えても、顧客が求める製品を安定して供給できなければ、受注の拡大にはつながりにくい。電力会社などの大口顧客は長期的な信頼性を重視し、製品の保証を支えられるメーカーの生産能力は、金融機関の融資判断にも関わる。発電設備に資金を投じる側にとっては、目先の発電性能だけでなく、長期間にわたって安定した事業を続けられるかも重要になる。論文は、こうした需要側の要求と、製造装置を供給する企業の活動が密接に関係していたと分析する。

シリコン系の太陽電池には、半導体や電子機器、光学などの隣接産業で蓄積された製造技術を活用できる強みがあった。著者らによれば、装置メーカーはこうした既存の技術や知識を応用し、太陽電池向け製造装置の標準化を進めたという。装置を標準化すれば、同じ設備を複数の太陽電池メーカーに供給しやすくなる。メーカー側も共通の装置や製造ノウハウを利用できるため、各社が独自に製造技術を開発する場合よりも量産体制を広げやすい。

標準化された製造設備は、製品の品質のばらつきを抑えるうえでも役立つ。安定した生産能力が長期保証を支え、顧客や金融機関の信頼を得られれば、大口需要を取り込みやすくなる。需要の拡大は新たな設備投資を促し、製造装置メーカーにも事業を拡大する機会をもたらす。著者らは、こうして供給能力の向上と需要拡大が互いを後押しする好循環が生まれたと説明している。

一方、薄膜系は単一の材料や製法を指すものではない。テルル化カドミウムを用いるCdTeや、銅インジウムガリウムセレン化物を用いるCIGSなど、異なる技術が含まれる。製法ごとに装置の調整や企業間の個別提携が必要となるため、ある企業で培った製造ノウハウを別の企業へ展開しにくかったと論文は分析している。その結果、量産体制の拡大が進みにくく、長期的な信頼性や融資の要件に応えるうえでも障壁が生じ、成長が抑えられる悪循環につながったという。ただし、これは薄膜系のすべての製品について、物理的な信頼性が低いと証明したものではない。同じ市場機会があっても、量産を支える装置供給の仕組みには、両方式で大きな違いがあったという指摘である。

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企業の撤退率に表れた違いと製造能力の継承

薄膜系の商業化に参入した企業は59社で、シリコン系の54社を上回っていた。このため、薄膜系の普及が進みにくかった理由を、参入企業の少なさだけで説明することはできない。Guerra氏とAgarwal氏の論文のTable 2による、1956〜2020年の方式別集計は以下の通りだ。撤退率は各方式の参入企業数を分母とした論文掲載値である。なお、4社が両方式の商業化を試みているため、方式別の参入企業数の合計113社と、調査対象の109社は矛盾しない。

論文の集計区分 シリコン系 薄膜系
参入企業数 54社 59社
撤退企業数（参入企業数に対する割合） 30社／54社（55.56%） 44社／59社（74.58%）
研究開発段階での撤退 10社 27社
製造段階での撤退 20社 17社

薄膜系の撤退44社のうち、27社は研究開発段階で事業から撤退している。一方、シリコン系では撤退30社のうち研究開発段階での撤退は10社で、製造段階での撤退はシリコン系20社、薄膜系17社だった。全体の撤退率だけでは、各社がどの段階まで事業を進めていたのかが見えなくなる。また、論文でいう撤退には買収や解散、太陽電池事業からの撤収などが含まれており、すべてが倒産を意味するわけではない。

シリコン系では、製造段階で撤退した20社のうち10社が、他のシリコン系メーカーに買収され、製造能力が産業内に引き継がれたと論文は説明する。企業が事業から撤退しても、それまでに築いた製造能力まで失われるとは限らない。買収によって製造能力が引き継がれれば、産業全体の生産を支え続ける可能性がある。

ただし、製造段階で撤退した企業のその後については、十分な資料が残っていない事例もある。Table 2の注記によると、信頼できる詳細資料を得られたのは両方式でそれぞれ16社であり、製造能力が継承された割合を正確に比較するには限界がある。この集計から分かるのは、撤退に至った段階が両方式で異なることと、シリコン系では買収を通じて製造能力が継承された事例が確認できることだ。装置供給と需要の好循環が普及をどれだけ押し上げたかを、数値で示すものではない。

薄膜系の普及を左右する今後の条件

こうした買収事例からは、企業が何社残ったかだけでなく、製造設備やノウハウが産業内でどのように引き継がれるかを見る必要があると分かる。新技術の商業化を評価する際も、個々の企業が優れた製品を開発できるかだけでなく、その製造方法を複数の企業へ展開できるかが重要になる。さらに、長期保証を求める顧客に応えられる生産体制を築き、大口需要を取り込めるかどうかも、普及を左右する条件となる。

薄膜系には、材料の使用量や柔軟性などの面で優位に立ち得る技術もある。著者らは論文で「薄膜系に大きな技術的優位がある市場に潜在需要があることを踏まえると、今後、普及が本格化する可能性は残る」と記している。もっとも、これは特定の市場に潜在需要があることを前提とした見通しであり、薄膜系全体の普及を保証するものではない。

今回の研究が対象としたのは2020年までの米国産業であり、異なる技術を含む薄膜系を一つの区分にまとめて分析している。このため、現在の個別製品の優劣や、ペロブスカイト太陽電池など新たな技術の成否を、この結果から直接判断することはできない。著者らも、単一産業を対象とした分析を他の産業に当てはめるには、追加の研究が必要だとしている。独立した再分析や他産業での再現研究も、今回確認できた範囲では見つかっていない。

今後、薄膜系の普及可能性を判断するには、量産設備を複数の企業へ展開できるか、長期保証を支える製造能力が維持されるか、そして大口需要と結びつくかを、個々の企業や市場で確かめる必要がある。これらの条件がそろえば、材料面での技術的な強みを、安定して供給できる製品へとつなげられる可能性がある。