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2015年11月24日

北海道大学が「カメレオン発光体」により、結晶シリコン型太陽電池の変換効率を2%アップ

2ヶ月近く前になりますが、北海道大学2015年10月8日

  • 温度変化により発光色が変わる「カメレオン発光体」を応用することで、結晶シリコン型太陽電池の変換効率2%アップすることに成功した。
と発表していました[1]。

まず「カメレオン発光体」の概要を、[2]から抜き出してみました。


  • 発表時期2013年5月
  • 想定用途
    元々は
    • 超音速旅客機
    • 大気圏突入型の宇宙船
    の開発における利用が想定されていた。
    (風洞実験における機体表面の温度計測用)
  • 特徴
    希土類により構成されるポリマー分子であり、次の特徴・利点を持つ。
    • 計測温度の幅広さ
      発光色(※照射される紫外光を変換)は、温度変化に伴い
      ・低温域(セ氏-80度):緑色
      ・中温域:レモン色〜黄色〜オレンジ色
      ・高温域(セ氏200度):赤色
      と変化する。
      これにより従来の塗料と比べて、温度計測の
      ・範囲(セ氏-80度〜220度を計測可能)
      ・精密さ
      を向上できる。
    • 高い耐久性
      特殊構造により、セ氏300度にも耐え得る。
      (高温でも分解しない)
    • 発光効率が高い。

そして、太陽電池パネルへの応用については下記の通り。


  • 適用方法
    「カメレオン発光体」の誘導体を、結晶シリコン型太陽電池パネル内のEVAフィルムに入れた。
  • 作用と効果
    「カメレオン発光体」が、照射光の中の紫外光を吸収して、赤外領域に発光する。
    これにより太陽電池の光吸収領域が増え、変換効率が2%アップする。
  • 耐久性:耐久性試験では、10年間持つとの結果が得られている。

[2]を読む限り、太陽電池への応用に関しては正直、曖昧な部分が目立ちますが、興味深い成果であることも確かです。

個人的にはまず、次の3点が気になるところです。

  • 機能維持の寿命:
    国内大手メーカーがいずれも10年以上の保証を用意している[3]〜[6]現状では、耐久性試験による「10年」という結果は不十分と考えます。
  • PID現象への影響:
    封止材にこれまでに無い物質(カメレオン発光体)を導入することで、PID現象が発生しやすくなる、ということは無いのか。
  • 費用対効果:
    「カメレオン発光体」の価格によっては、発電量の増加による収益増加分を、導入によるコスト増が上回る可能性があるのではないでしょうか。

とはいえ、アップ幅の「2%」がモジュール変換効率(%)のポイント数とすれば、元の変換効率が20%の場合、「カメレオン発光体」の導入後は22%。
発電量が単純に1割増えることになり、これま決して無視できない効果だと考えます。

商業段階への導入を実現するにしても、相応の時間が必要になるでしょうが、結晶シリコン型の発電性能アップの可能性の一つとして、北海道発のこの技術が花開くことになれば・・・とも思います。


※参照資料:
[1]カメレオン発光体を太陽電池へ応用−シリコンの交換効率2%アップ!(北海道大学)
http://www.hokudai.ac.jp/news/151008_eng_pr.pdf
[2]【記者会見】"温度変化を感知"カメレオン発光体 ―新時代の宇宙船開発に貢献―(同上)
http://www.hokudai.ac.jp/news/2013/05/post-244.html
[3]住宅用太陽光発電システム サービス品質(京セラ)
http://www.kyocera.co.jp/solar/pvh/features/4quality/service.html
[4]長期保証の安心感(パナソニック)
https://sumai.panasonic.jp/solar/guarantee.html
[5]20年・15年パワフル保証(有償)(東芝)
https://www.toshiba.co.jp/sis/h-solar/powerful/support/long/index_j.htm
[6]まるごと15年保証(シャープ)
http://www.sharp.co.jp/sunvista/step2/15years/

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posted by 管理人 at 06:00 | Comment(0) | 研究・開発の動向
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