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太陽光発電研究センター

エネルギー・環境領域
 

モジュール信頼性チーム(Module Reliability Research Team)

 

研究の目的

モジュール信頼性チームでは、新規部材を用いた太陽電池モジュールの信頼性向上・長寿命化に関する研究、太陽電池モジュールの寿命評価が可能な試験法開発、さらには屋外での太陽電池モジュールの実環境性能評価の研究を行っています。

アプローチ

実用サイズ(1.5 m程度)の太陽電池モジュールに適用可能な試作・評価設備を用いて、新規部材ならびに新規構造の有効性を検証しています。長期曝露された太陽電池モジュールの劣化要因を解明するとともに、劣化要因に裏付けられた各種の信頼性試験法を開発しています。屋外には長期曝露サイトを設け、商品化された各種モジュールや有機系モジュール、試作モジュール等を系統連系運転しています。

研究内容

図1には結晶シリコン系太陽電池モジュールの断面構造図ならびに劣化要因を示します。寿命30年以上を有する信頼性の高い太陽電池モジュールの開発に向けて、信頼性を支配するモジュール部材ならびに構造に対する要求特性を明確化することを目指しています。さらに、複合加速試験や高加速試験等の新規信頼性試験法の開発にも注力しています。試作したモジュールの試験結果から、高温高湿試験や温度サイクル試験をIEC規格相当よりも延長もしくは組合せることで、モジュールの信頼性の差異を見出せることや、劣化を促進できることを確認しました。また、図2に示すように、高温高湿試験でのモジュールの主要な劣化要因が、封止材の加水分解で発生する酢酸であることを見出しました。さらに、IEC規格の20倍の時間の高温高湿試験を経ても性能が落ちない信頼性の高いモジュールの開発にも成功しました。

屋外には、約70 kW相当(約100 kWまで拡張可能)の太陽電池モジュール長期曝露設備を設けています。実環境性能評価には屋外でのデータ取得が必須ですが、特に新型薄膜太陽電池ではデータが不足しています。屋外設備では、各種太陽電池モジュールの電流-電圧データを10分毎に取得し、日射量や気候のデータも用いて、長期にわたる発電性能の変化を解析しています。さらには、新規部材を用いて試作した太陽電池モジュールの長期信頼性評価も実施しています。

 

図1

図1. 結晶シリコン系太陽電池モジュールの断面構造図ならびに劣化要因

 

図2

図2. 高温高湿試験3000時間後の最大出力保持率の太陽電池モジュール内酢酸イオン濃度依存性

 


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