> > 産総研など、PID現象を抑制する技術を開発 太陽電池の出力低下を防止

産総研など、PID現象を抑制する技術を開発 太陽電池の出力低下を防止

記事を保存
産総研など、PID現象を抑制する技術を開発 太陽電池の出力低下を防止

産業技術総合研究所は、サスティナブル・テクノロジー(事業所:佐賀県嬉野市)と、酸化チタン系の複合金属化合物薄膜をガラス基板にコーティングして、PID(電圧誘起出力低下)現象による結晶シリコン太陽電池の出力低下を抑制する技術を開発したと発表した。本技術によりメガソーラーなどの太陽光発電システムの長期信頼性の向上への貢献が期待される。

今回開発した技術は、サスティナブル・テクノロジー(STi)の酸化チタン系複合金属化合物薄膜を太陽電池モジュールに用いられるガラス基板表面上にコーティングすることにより、PID現象の主原因とされるナトリウムイオンなどのガラス基板からの拡散を防止して、太陽電池モジュールの出力低下を抑制するもの。今回用いた酸化チタン系複合金属化合物は比較的低コストであり、簡易な製膜方法、低温焼成で製膜でき、使用量も少なくすむことから、低コストPID対策の有望な候補の一つとなる。

標準型モジュールと対策済みモジュールそれぞれにおいて、PID試験(実験室で模擬的にPID現象を起こさせるための試験)前後の特性を評価した。薄膜をコーティングしていない標準型モジュールの変換効率は、PID試験後は15.9%から0.6%へと大幅に低下した。これに対して、対策済みモジュールでは、PID試験による効率の低下はわずかなものに抑えられていた。PIDの主な原因とされているガラスからのナトリウムイオンなどの拡散が、今回用いた酸化チタン系複合金属化合物薄膜によりブロックされたため、PID現象による出力低下が抑えられたと考えられる。

標準型モジュール(左)とPID対策済みモジュール(右)の構造

標準型モジュール(左)とPID対策済みモジュール(右)の構造

近年、海外のメガソーラーでは、PID現象と呼ばれる太陽電池モジュール・システムの出力が大幅に低下する現象が報告されている。この現象は、長期間での経年劣化とは異なり、数ヵ月から数年の比較的短期間でも起こりうるとされている。太陽光発電システムの長期信頼性を向上させ、導入を拡大するため、PID現象のメカニズムを解明するとともに、低コストのPID対策技術を開発することが求められている。

今回、産総研とSTiは、佐賀県の地場産業・技術を太陽電池モジュールの信頼性向上のために活用し、酸化物系の化合物薄膜を太陽電池モジュールのガラス基板上にコーティングすることによるPID対策技術の開発に取り組んだ。

産総研ではPID現象のメカニズムの解明とその対策技術の開発に取り組んできた。一方、STiは、もともと窯業技術が盛んな佐賀県に事業所を構えていることもあり、無機酸化物などをコーティングする技術を得意としている。例えば、酸化チタンをベースとする電荷形成酸化物薄膜をガラスなどの表面上にコーティングし、表面の汚れ防止や光の反射防止などに応用する技術をもち、それらの技術は他メーカーにも採用されている。

今回試作したPID対策済みモジュールは、以下のように作製した。酸化チタン系の複合金属化合物薄膜は、ガラス基板表面上(結晶シリコンセル側)に原料を含む溶液をドクターブレード法(基板上に、製膜する材料等を塗布する方法のひとつ)によりコーティングし、乾燥させた後、200~450℃で約15分間加熱焼成して製膜した。複合金属化合物薄膜をコーティングしたガラス基板、封止材のEVAフィルム、結晶シリコンセル、バックシートを重ね合わせて、真空ラミネートしてモジュールを作製した。

今後は、酸化チタン系複合金属化合物薄膜の材質や膜厚、製膜条件等を最適化して、PID現象の抑制効果の向上とその実証を行う。また、より詳細なPID現象抑制メカニズムの解明、大面積モジュールでの実証試験など、早期実用化を目指した研究開発を行う予定である。

【参考】
産総研 - 結晶シリコン太陽電池モジュールの出力低下を伴う劣化現象の抑制技術

関連カテゴリ

プレスリリースを受け付けております

環境ビジネスオンラインでは、皆様からの環境に関する情報をお待ちしています。

新製品・新サービス、研究内容、法令情報、イベント・セミナー、海外の環境ビジネス情報など、お気軽にお寄せ下さい。お送り頂いた内容を、編集部にて拝見いたします。

こちらから、必要事項をご記入ください

Copyright © 2012 日本ビジネス出版. All rights reserved.