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太陽電池モジュールの経年劣化、10年分を約1ヵ月で試験・評価するサービス

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太陽電池モジュールの経年劣化、10年分を約1ヵ月で試験・評価するサービス

テュフ ラインランド ジャパン(神奈川県横浜市)は、実環境使用約10年に相当する太陽電池モジュールの長期信頼性を約1ヵ月の試験で評価する「高加速温度サイクル試験サービス」を9日より開始する。

本試験サービスは、テュフ ラインランド ジャパンと日立製作所との共同研究成果によるもの。国際規格(IEC 61215等)の試験条件をより厳しくすることで劣化の進行を加速し、太陽電池モジュールの長期信頼性を従来の規格試験よりも半分から3分の1の試験期間で評価する。

従来2~3ヵ月要した試験期間を約1ヵ月に短縮

今回研究した加速条件をあてはめることにより、実環境使用7~10年程度に相当するモジュールの長期信頼性を、約1ヵ月の試験期間(試験前後の出力評価等も含めると8週間)で評価が可能(テュフ ラインランド ジャパン試算)となる。これにより、従来と比較すると、2~3ヵ月要した試験期間を約1ヵ月に短縮できる。

初期性能・長期信頼性についても3段階でランク付け

本サービスでは、初期の定格出力検証も行い、初期性能および長期信頼性について3段階のランク付けを行う。この判定基準は、過去に行ったさまざまなモジュールの信頼性評価結果をもとに策定している。これにより、評価対象モジュールの性能・信頼性の水準が明確になるので、モジュール調達者は製品選定時の比較検証や受入検査に、金融機関等は第三者検査機関による資産適正評価(デューディリジェンス)として活用することができる。

また、モジュールメーカーは、このランクをマーケティングツールとしてアピールすることができる。本サービスにより品質の高いモジュールが市場に流通することが期待される。基本の試験サービスの他に、試験期間を延長し、実環境20年相当の評価をする試験も提供する。

日立製作所との共同研究で得た「加速化させる方法」

本共同研究は、加速劣化試験と実環境での屋外曝露を関連付ける加速条件を明らかにすることを目的として実施してきた。まず、実環境下における太陽電池モジュールの主な出力低下要因としてモジュール内部の電極の断線やハンダ接合部劣化等が原因であることを明らかにし、この劣化を加速・促進させる試験方法や、その試験条件、実環境との相関を検討してきた。

その結果、この劣化要因を再現させるためには、モジュールの温度を-40度~85度まで繰返し変化させる温度サイクル試験が有効であることと、国際規格(IEC61215等)に規定されている試験条件では、実環境20年相当の長期信頼性を評価するには1,200~1,300サイクル程度のサイクル数が必要であることが明らかになった。この条件では、IEC規格で規定されている200サイクルの約6倍程度の試験期間を要することから、半年以上の多大な試験時間が必要となる。

そこで、より短期間で評価することが可能な加速試験条件を検証した結果、適切な範囲で温度ストレスをより大きくすることで、従来の温度サイクル試験と同等の劣化要因を維持しながら、劣化の進行が加速されることを見出した。得られた加速係数は、試験期間を従来の半分から3分の1に短縮させることが示唆された。この条件で行う試験が「高加速温度サイクル試験」である。

本成果は、実環境と加速劣化試験における劣化要因の同等性を確認した点と、その劣化による出力変化量を厳密に評価し、ストレス水準との相関を得た点から、太陽電池モジュール劣化加速性を体系的に検証した初めての事例となる。

テュフ ラインランド ジャパンと日立製作所について

テュフ ラインランド ジャパンは、140年の歴史を持つ第三者検査機関であるテュフ ラインランドの日本法人。太陽光発電分野では太陽電池モジュールの認証試験とともに、各種信頼性試験や二次基準太陽電池校正を提供している。また、カスタマイズ試験など多くの試験を行っている。

共同研究を実施した日立製作所は、メガソーラーの建設で豊富な実績を有している。また、太陽電池モジュールの故障を検出できる独自の技術を用いた故障診断を始めとした各種サービス等も提供している。

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