ソーラーパネル技術と業界の業界動向を徹底分析
安全合わせガラス用フィルム STRATO®を製造するイタリアのガラス用中間膜のリーディングカンパニーであるSATINAL社は、2020年より太陽光発電モジュール用のSTRATO® SOLAR PV Encapsulantsを自社製品群に組み込んでいます。持続可能なエネルギーソリューションの開発における主要技術として、これらの製品に用いられている技術について簡単に説明したいと思います。
ソーラーパネルは、クリーンで再生可能なエネルギー源としてますます人気が高まっています。しかし、実際にはどのように機能しているのでしょうか？ソーラーパネルの背後にある技術を理解し、最新の情報を常に入手することで、太陽エネルギーへの投資について十分な情報に基づいた決定を下すことができます。
その背後にある科学に深く踏み込み、この分野における最新の進歩を探ってみましょう。
太陽光発電モジュール、その仕組み。
ソーラーパネルの大部分は、主に可視光線を変換する材料で製造・設計されています。 これは、可視光線が地球に当たる光の大部分を占め、赤外線よりもエネルギー濃度が高いためです。
波長が短ければ短いほど、放射線のエネルギーが強くなり、害を及ぼす可能性が高くなります。地表に到達する紫外線の波長は290～400nm（ナノメートル）です。これは可視光線の波長（400～700nm）よりも短くなります。地表に到達する紫外線は290～400nmの波長であり、290nm未満の放射線はほとんど地表に到達しないため、地表に設置された太陽光発電モジュールでは、290nm未満の紫外線をカットしても、セルの光吸収量を最大限に高めることはできません。
異なる種類の光からの光子は、異なるエネルギー濃度を持っています。 紫外線の光子はエネルギーが多すぎるため、このエネルギーの多くは熱として無駄になります。この熱により太陽光パネルが過熱されて損傷し、長期的には効率が低下し、時間の経過とともに性能が劣化します。
太陽光発電モジュールは、地表に到達する太陽光照射にさらされますが、これには紫外線も含まれます。紫外線は、太陽電池セルの封止に使用される高分子材料の劣化要因としてもよく知られています。 太陽電池業界では10年以上前から、太陽電池の封止剤は紫外線カットフィルムと紫外線透過フィルムに分けられることが知られています。 紫外線カットフィルムは通常360nmで紫外線カットしますが、紫外線透過フィルムは290～300nmの紫外線光を透過します。
そのため、290nm未満の紫外線スペクトルからの光の吸収を最大限に高めることを目的として試験的に市販の封止剤を用いることは推奨されません。 290nm未満の波長域の紫外光の吸収は、地表では物理的に不可能です。なぜなら、これらの光の波長は地上には到達しないからです。
過去 10 年間、少なくとも 2013 年以降、この技術の UVID (紫外線誘起劣化) 問題に対する解決策は、標準的な紫外線透過技術や紫外線カット技術の代わりに、紫外線変換技術を開発することによって対処されてきました。
すでに封止材メーカー各社の特許や知的財産権で保護されている市場で最も進んだ技術は、有害な紫外線を可視光の青い光に変換し、エネルギー生成を促進する紫外線変換技術をターゲットとしています。これにより、有害な紫外線から太陽電池モジュールを保護し、エネルギー生成量を増加させることができます。
深紫外線光子（290～380nm）の大部分は吸収も透過もされず、可視光線（400～550nm）に変換されるため、太陽光発電セルの分光感度特性が改善され、紫外線透過フィルムや紫外線カットフィルムと比較して発電量が増加します。 この技術は風雨にさらされても信頼性の高いパフォーマンスを提供できるため、この変換プロセスはモジュールの信頼性を損なうことなく実現されます。
紫外線変換技術：最新の効率的な封止ソリューション
光変換フィルムは、非常に革新的なダウンコンバージョン機構を採用し、深紫外線を400～550nmの範囲の可視光に変換することで、太陽光発電モジュールの発電量を増加させます。
従来の封止材は、特に高湿度の環境下で長時間の紫外線照射を受けると劣化が加速するのに対し、光変換フィルムは、紫外線が誘発する劣化に対し長期にわたり優れた性能を発揮し、剥離強度の劣化を最小限に抑えます。実際、90%を超える架橋率、高い接着性、電位誘起劣化 (PID) に対する優れた耐性、低腐食性、並外れた紫外線安定性を実現できます。
光変換フィルム技術は、特に紫外線の有害な影響から太陽光電池モジュールを保護するために設計されています。さらに、単に紫外線を透過またはカットするだけの他の製品とは異なり、有害な紫外線をエネルギー強化光に変換することで、モジュール性能をより向上させます。
太陽光発電モジュールにおける紫外線の劣化の影響を考慮することは常に非常に重要であり、SATINAL社は、業界で実績のない市場での実験的な製品に頼るのではなく、紫外線封止材の経験豊富なサプライヤーに頼ることを強く推奨しています。
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※情報出展元：https://www.glassonline.com/satinal-explains-the-science-behind-solar-pv-modules/に掲載
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