topcon sio - pvsec · 2019-01-21 · lor(ec-j り、約120 となった。 より70件...
TRANSCRIPT
第 3
1.開
2.開
3.本
毎年開
Smets
は、77
約 630
手でき
図1は
131件減
ダ93件、
⑧米国4
33 回太陽
催月日:2
催場所:R
会議の概要
開催される
(Tech. Un
7 の国と地域
0 名程少ない
きていない。
は、国別発
減ではあった
、③日本66
42件、⑨韓
33333
Num
(Am
光発電欧
Co
2017年
RAI Conven
要:
る太陽光発電
niv. Delft
域から 1,7
いが、太陽
。
発表論文件数
たが、1,18
6件、④フラ
韓国41件、⑩
図1
44133
340
mber of P
sterdam,2
州会議(3
nference
9月25日
tion & Exh
電に関する
t)で、論文
42 名の参加
光発電に関
数を示す。
0件の論文発
ランス52件
⑩スペイン
. 国別発
4342
Papers prPV
The Neth29, 2017,
1
33rd Euro
and Exh
日~9月2
hibition C
欧州会議で
文委員長は
加者があっ
関する最大規
65カ国から
発表があっ
、⑤スイス
33件、⑩台
発表論文件数
241
4746
resented aVSECherlands1110 pap
pean Phot
ibition)
9日。
Centre(ア
である。今回
Nigel Tay
た。前回よ
規模の会議
ら、前回会議
った。国別で
ス47件、⑥
台湾33件、⑩
数(RTS(株
652
7
at the 32n
; Septempers
tovoltaic
報告
2
山
ムステルダ
回の会議の
ylor(EC-J
り、約 120
議となった。
議より70件
では、①ドイ
中国46件、
⑩モロッコ
)提供)
93
66
nd EU-
ber 25-G
N
J
F
S
C
I
U
K
S
T
M
O
c Solar E
017.9
山口真史(豊
ダム、オラ
の組織委員長
JRC)であっ
0 名増、前々
国別参加者
件減、前々回
イツ241件、
⑦イタリア
コ33件の順で
Germany
Netherlands
Japan
France
Switerland
China
Italy
USA
Korea
Spain
Taiwan
Morocco
Others
Energy
9.30
豊田工大)
ンダ)。
長は、Arno
った。今年
々回より、
者数は、入
回会議より
、②オラン
ア43件、⑦
であった。
o
図2は
ム、系統
ュール、
宇宙34件
Becqu
以来、
EU-PVSE
太陽光発
PV & st
光発電の
4.主
開会式
後、BIP
(Chair
Growth,
of many
Innovat
Directo
要で、性
開拓が必
Amtech
やLPCVD
for Kno
は、PVの
は、発表論
統連携238件
、信頼性18
件、の順で
uerel Priz
IEA-PVPSの
ECの組織委
発電への貢
torage、・
の今後の方
な発表論文
式では、(
PVやenergy
rman Stand
, The Nethe
y organiza
tionを 期 待
orate Gene
性能向上や
必要である
Systems, T
Dなどの取
owledge and
の研究開発
186
106
(Amsterd
論文件数の分
件、③薄膜
6件、⑤先進
であった。
図2. 発
eは、Stef
の議長、20
委員長、その
貢献などの業
PV & buil
方向性が示さ
文の概要:
(1)組織委
y carrierと
ding Commi
erlands)は
ations、③
待 す る と 述
eral Energ
やコスト低減
ると述べた。
The Nether
り組みや成
d Innovatio
発の重要性を
6
6 54
Numa
dam, The N
分野別内訳
系(薄膜Si
進太陽電池
発表論文件
an Nowak(N
003~2013年
の他、各種
業績が評価
ding、・PV
された。
委員長のAr
してのmob
ttee of th
、前大臣の
③financing
述 べ た 。
gy)は、ク
減に加え、
(4)Jan M
lands)は、
成功談を述べ
on, Topsec
を述べると
205
34
mber of Papat the 33rd etherlands
2
を示す。分
i、CIGS・C
池技術106件
件数の分野別
Nowak Ener
年のEU PV
PVネットワ
された。受
V & mobili
no Smetsの
bilityの視
he Nationa
視点で、①
g、④to es
( 3 ) Mark
リーンエネ
BIPVやバッ
Marc Luchi
1967年創立
べた。(5)
tor Energy
共に、上記
2
23
pers presenEU-PVSEC
s; Sep. 25-2
分野別では、
CdTe等II-V
、⑥市場、
別内訳(RT
rgy & Techn
Technolog
ワークのコア
受賞記念講演
ity、・PV
の挨拶があっ
点の重要性
al Agreeme
consistent
tablish en
k Van Sti
ネルギー社会
ッテリとの連
es(Chief T
立のオランダ
Wim Sinke
y, Manager
記(3)と同
85
38
nted C
29, 2017) 11
①結晶Si系
VI、色素・有
政策54件、
TS(株)提供
nology)が
gy Platfor
アメンバー
演では、・g
& energy s
った。オラ
性が示された
nt on Ener
t energy po
nergy sect
phout( Eu
会の創製に
連携、新機
Technology
ダ企業TEMP
(Director
Developme
同様の今後
10 Papers
Cry
PV
Thi
Mo
Ada
Mar
Con
系285件、②
有機)205件
⑦集光太陽
)
が受賞した。
rmの副議長
ーなど、長年
grid integ
systems、な
ランダの特色
た。(2)E
rgy for Su
olicy、②co
torが、重要
uropean Co
に向け、研究
機能、サービ
y Officer,
PRESSの電気
TKI - Top c
nt ECN Sola
後の方向性を
ystalline Si
Systems
in Films
odules
avanced PV
arket, Policy
ncentrator PV
②PVシステ
件、④モジ
陽光発電、
2001年異
長、第27回
年にわたる
ration、・
など、太陽
色の紹介の
Ed Nijpels
ustainable
ooperation
要で、PVの
ommission,
究開発は重
ビスや市場
Tempress,
気炉、PECVD
consortium
ar Energy)
を示した
V
n
D
m
3
4.1 パネル討論:
Paolo Frankl(IEA)がモデレータとなって、“T Multi-Terawatt Photovoltaics – Going
Beyond Wholesale Electricity”のテーマで、パネル討論がなされ、活発な質疑がなされ
た。Paolo Franklは、IEAのPVロードマップの紹介の後、PVのみならず、building、EVや水
素などモビリティの視点でのパネル討論の方向性を示した。以下に、パネリストの主な意
見を紹介する。(1)Georgina Grenon(Director, 100%RE Solutions ENGIE, France)は、輸送
分野でのグリーン化が重要で、electricityとの連携が重要であり、可能性の基づく政策が必要であ
ると述べた。(2)Nicola Melchiotti (Head of European Public Affairs and Regulation, Enel,
Belgium)は、PVを含む再生可能エネルギーは、将来、間違いなく、メインとなろう。今は、過渡期
で、ビジネスモデルや市場設計が求められている。基礎に基づく政策が必要であると述べた。(3)
Thomas Nowak(Secretary General European Heat Pump Association AISBL (EHPA), Belgium)は、
buildingに関して、システムインテグレーション、信頼性や性能に関して、意見が述べられた。可
能性の基づく政策が必要であると述べた(4)Michael Schmela(Executive Advisor Solar Power
Europe (SPE) and Global Solar Council (GSC))は、グリーンエネルギー社会の創製に向け、アン
ビシャスを持ち、挑戦することが重要で、アンビシャスターゲットの設定と政策立案が必要である
と述べた。(5)Marko Topič(Chairman of European Technology & Innovation Platform Photovoltaics
ETIP PV)は、将来、PVは、間違いなく、No.1になるだろう。輸送についても、バッテリ対水素の競
合もあるが、benefitに基づく政策が必要であると述べた。
4.2 先進太陽電池技術分野:
III-V/Si、ペロブスカイト/Siなど、Siタンデムセルが、ホットトピックスとなっている。
(1)J. Benick ら(FhG-ISE)は、“Monolithic III-V//Si Multi-Junction Solar Cell
Exceeding an Efficiency of 31%”と題して、プレ-ナリ講演を行った。近年、シリコン
ベースのタンデム太陽電池が、結晶シリコン太陽電池の 29.4%の理論限界を超える可能性
を有することで、注目を集めている。先に、GaInP/GaAs2接合セルと TOPCon 結晶 Si ボ
トムセルとのウエハボンディングによる GaInP/GaAs/Si3接合セル(面積 3.98 cm2)で、効
率 32.3%(Voc=3.085V、Jsc=12.6mA/cm2、FF=83%)が報告してきた。図3に、ウエハボ
ンディングによる GaInP/AlGaAs/Si3接合タンデム太陽電池の作製フローを示す。Si 下部
太陽電池の Voc 向上、電流整合の改善が課題であった。Si 下部セルの再結合低減のため、
SiO2、n-poly Si、p-poly Si による passivated contacts、P イオン注入エミッタ層の最適化に
より、Voc は、628mV から 692mV に、改善されている。 light trapping による電流整合も
改善され、図4に示すように、2端子構造としては、世界最高の効率 33.3%(面積 3.127 cm2、
Voc=3.127V、Jsc=12.7mA/cm2、FF=83.8%)を達成している。本会議のハイライトとしても、
高い評価を得ている。
ヘテロエピ成長による InGaP/GaAs/Si3接合セルでは、効率 19.7%( Voc=2.52V、
Jsc=10.0mA/cm2、FF=84.3%)で、転位密度が、2.8x107cm-2 と高いことが課題である。EPFL
と NREL、シャープ、豊田工大は、4 端子メカニカルスタックによる InGaP/GaAs//Si セル
で、各々、効率 35.9%、33.0%、28.2%の状況にある。当面、効率 37%以上の実現を目指
している。
図3
(2)M
Extract
Cells w
ルとして
3接合タ
成の実装
れてい
(3)B
Lead Ha
陽電池、
にある。
ペロブス
ルヨウ化
3. ウエ
作製フロ
M. Riennac
tion Enabl
with Three
て、バック
タンデム太
装面での課
る。Si 下部
B. Ehrler ら
alide Perovs
、4端子構
。講演者の
スカイト太
化鉛ペロブ
ハボンデフ
ー(R. Car
図4.G
(Dr. N
cker ら(I
led by Mon
e Terminal
コンタクト
太陽電池で、
課題を克服す
部セルのパッ
ら(AMOLF
skite ”と題
構成のペロブ
のグループは
太陽電池材料
ブスカイト (
フィングによ
riou et al., I
GaInP/GaAs
N. Taylor、3
ISFH)は、
olithic Ta
s”と題し
ト構造を採
各々、効
するため、T
ッシベーシ
)は、“ Ind
題して、プ
ブスカイト
は、効率 22
料のバンド
MAPI)は、
4
よる GaInP
IEEE Journ
/Si3接合太
33rd EU-PV
NREL との
andems Usi
て、プレー
用し、4 端
効率 31.5%、
TCO コンタ
ションや電流
direct to Di
レーナリ講
/Si2接合タ
2%を、201
構造に関す
直接バンド
/AlGaAs/Si
al of Photov
太陽電池の
VSEC のハイ
共同研究の
ing Interd
ーナリ講演を
端子構成の
35.4%を達
タクトによ
流整合に関
rect Bandga
講演を行った
タンデム太
13 年に達成
する検討結果
ドギャップ
i3接合タン
voltaics, 7,
構造と特性
イライト)
の成果として
igitated B
を行った。
GaInP/Si2
達成してい
る3端子、
する結果も
ap Transitio
た。有機 -無
太陽電池は、
成していると
果が紹介さ
半導体を考
ンデム太陽
367 (2017)
性
て、“Maxi
Back Conta
これまで、
接合、GaIn
いる。今回、
2端子構成
も紹介された
on in Methyl
無機ハイブリ
効率 26.4
との事であ
された。長い
考えられてい
電池の
).
imum Power
act Bottom
Si 下部セ
nP/GaAs/Si
4端子構
成が検討さ
た。
lammonium
リッド型太
4% の状況
る。今回、
い間、メチ
いた。ただ
r
m
i
m
し、直接
論計算が
直接、間
(4)M
Efficie
高効率化
寿命(拡
τr
ここで、
2 x 10-
1/
ここで、
1/
ここで、
の熱速度
は、結晶
面準位、
絡電流密
は、次式
V
ここで、
J0 は、飽
図5.各
図5は
接バンドギ
が MAPI の
間接バンド
M, Yamaguc
ency Solar
化の可能性
拡散長)に
rad = 1/BN
、N は、キャ-10
cm3/s [3
τeff = 1/τ
、τnonrad は
τnonrad = σ
、σ は、非
度、Nr は、
晶性の改善
、不純物準
密度 Jsc、開
式で与えら
ln0
J
J
q
kTV L
oc
、k は、ボル
飽和電流密度
各種太陽電池
結
(
は、種々の
ギャップとス
のわずかな
ド構造の変化
chi ら(豊
r Cells an
性について、
に依存する。
(1)
ャリア濃度、
3]、である
τrad + 1/τ
は、非放射再
σvNr (3
非放射再結合
非放射再結
善、非放射再
準位など欠陥
開放端電圧
られる。
)4(1
ルツマン定
度である。
池のバンドギ
結合開放端電
M. Yamaguc
の太陽電池材
スピン軌道
な間接バン
化をフォト
豊田工大)は
nd Next Ge
考察した
放射再結
、B は、放射
る。実効寿命
τnonrad (2)
再結合寿命
合中心によ
結合中心密
再結合中心
陥密度の低
Voc および
数、T は、絶
Voc の改善
ギャップエネ
電圧 Voc (V
hi et al, J
材料のバン
5
結合 Rashb
ドギャップ
ルミネッセ
は、“Anal
neration
結果が述べ
合寿命 τr
射再結合確率
命 τeff は、
)
命で、次式で
よる少数キャ
度、である
として働く
減が必要で
び曲線因子
絶対温度、
善のためには
ネルギーEg に
Voc, nrad)の
J. Mater. R
ドギャップ
ba 分裂(5
プを予測して
センス測定で
ysis for E
Solar Cell
べられた。太
ad は、次式
率で、Si、Ga
次式で与
で表される
ャリアの捕
る。従って、
く点欠陥、転
である太陽電
FF の改善が
q は、電子
は、飽和電流
に対する開放
の外部発光効
Res. (2017)
プに対する電
50~75 meV
ている。今
で解析した
Efficiency
ls”と題し
太陽電池特
式で与えら
aAs では、各
えられる。
。
獲断面積、
、太陽電池
転位、結晶
電池の高効
が必要であ
子電荷、JL は
流密度 Jo の
放端電圧損失
効率(ERE)依存
(in press
電圧損失(E
V)の結果と
今回、圧力印
た結果が紹介
y Potentia
して、各種太
特性は、少数
れる。
各々、2 x 10
v は、少数
池の高効率化
晶粒界、界面
効率化のため
ある。 開放端
は、光生成電
の低減が必要
失(Eg/q-Voc)
存性
s). )
Eg/q-Voc)お
として、理
印加による
介された。
al of High
太陽電池の
数キャリア
0-15
cm3/s、
数キャリア
化のために
面準位、表
めには、短
端電圧 Voc
電流密度、
要である。
と非放射再
および非放
h
再
射再結合
の関数
V
ここで、
られる。
V
ここで、
放射再結
0.28V が
結合損失
効率化が
を尺度
図6に
陽電池は
に改善す
+ 1/rsh
率化が期
より、規
が可能で
合電圧損失
として示す
,VV radococ
、第二項は
。
ln,
radoc
J
q
kTV
、 )( ,radocL VJ
結合のみの
が用いられ
失が多くあ
が可能であ
として、ま
図6.
(M. Ya
に、各種太
は、規格化
することに
)<0.025 に
期待できる
規格化抵抗
である。5
失(Voc, nra
す。開放端電
ln EREq
kT
は、非放射再
1)(
,0
,
rad
radocL
J
VJ
は、放射再
の場合の飽和
た。図5に
あり、少数キ
あると言える
また、抵抗損
各種太陽電
amaguchi e
太陽電池の効
化抵抗(rs +
により、28.
において、
る。III-V 族
抗(rs +1/ r
接合太陽電
ad)を外部発
電圧 Voc は
)5(
再結合電圧
)6(
再結合のみ
和電流密度
に示すように
キャリア寿
る。解析では
損失は、曲
電池の効率
et al, Pro
効率と計算
1/rsh)<0.
8%の高効率
ERE を 28.
族3接合太陽
sh)<0.02
電池の場合
6
発光効率(
、ERE に対
圧損失であり
みの場合の開
度である。
に、結晶 Si
命改善や各
は、開放端
線因子 FF
率と計算値の
g. in PV,
値の外部発
05 において
率化が期待
8%から、
陽電池は、
5 で、非集
、ERE を 0.
external r
対して、次式
り、放射再
開放端での
図5の oV
i 太陽電池
各種再結合損
電圧損失(E
に組み込ん
の外部発光
(2017) (t
発光効率(E
て、外部発
待できる。G
40%に改善す
ERE を 0.0
集光効率 37.
005%から
radiative
式で表され
結合電圧V
光生成電流
gradc qE, /
においてさ
損失の低減
Eg/q-Voc)を
んだ。
効率(ERE
to be publ
ERE)依存性
光効率(E
aAs 太陽電
することに
5%から 10
.9%から、
1%へ改善
efficienc
る。
radocV , は、次
流密度で、
radocV , の値
さえ、まだ、
減により、さ
を外部発光
)依存性
lished).)
性を示す。
RE)を 1%
電池は、規格
により、30.
0%へ改善す
42%へと、
善することに
cy (ERE))
次式で与え
radJ ,0 は、
値として、
、非放射再
さらなる高
光効率(ERE)
結晶 Si 太
%から、30%
格化抵抗(rs
0%の高効
することに
高効率化
により、規
%
s
7
格化抵抗(rs +1/ rsh)<0.025 で、非集光効率 38.8%から、43%へと、高効率化が可能で
ある。CIGaSe 太陽電池は、規格化抵抗(rs + 1/rsh)<0.05 において、ERE を 0.5%から、10%
に改善することにより、26.5%の高効率化が期待できる。CdTe 太陽電池は、規格化抵抗(rs
+ 1/rsh)<0.05 において、ERE を 0.1%から、5%に改善することにより、26.4%の高効率化
が期待できる。次世代太陽電池についても考察した。CZTS(Se)太陽電池は、ERE を 0.001%
から 1%に改善することにより、20%以上の高効率化が可能である。量子井戸・ドット太陽
電池は、ERE を 0.1%から 10%に改善することにより、効率 25.8%の実現が期待できる。ペ
ロブスカイト太陽電池は、ERE を 0.02%から 10%に改善することにより、効率 24.9%の実
現が期待できる。
(5)J.E.M. Haverkort ら(Einhoven Univ. Tech.)は、“Efficiency Limit of 1 17.8%
Efficiency Nanowire Solar Cells”と題して、ナノワイヤ太陽電池の現状と効率向上の見
通しを述べた。上辺 90nm、底辺 270nm、長さ 3μm の InP ナノワイヤ太陽電池で、効率 17.8%
(Voc=0.766V、Jsc=29.3mA/cm2、FF=79.4%)を得ている。1-sun、6000 倍集光で、各々、
効率 33.5%、46.7%が期待できるとしている。被覆率の低いナノワイヤ構造太陽電池では、
Voc=0.85V を得ているとの事である。プレーナ構造の InP 太陽電池で、効率 24.2%
(Voc=0.939V、Jsc=31.15mA/cm2、FF=82.6%)の現状であり、ナノワイヤ太陽電池は、見
劣りする。ナノワイヤ構造により、光反射損は軽減されるが、ナノワイヤ構造挿入により、
界面再結合に起因する非輻射再結合損失による電圧低減が課題と考えられる。上記(4)
の外部発光効率(ERE)で比較すると、プレーナ構造の InP 太陽電池で ERE=2%、ナノワ
イヤ構造太陽電池で ERE=0.0002~0.02%で、課題は明白のように思う。
4.3 結晶 Si 太陽電池分野:
(1)K. Yamamotoら(カネカ)は、“Record-Breaking Efficiency Back-Contact Heterojunction
Crystalline Si Solar Cell and Module”と題して、プレ-ナリ講演を行った。高効率太陽電
池の研究開発状況が述べられた。2014年のパナソニックのバックコンタクトヘテロ接合単結晶
太陽電池で、効率25.6%、2015年のSunPowerのバックコンタクト太陽電池で、効率25.2%、
2017年のFhG-ISEのTOPcon n-Siベースの単結晶Si太陽電池、効率25.7%、多結晶Si太陽電
池で、効率21.9%(面積4cm2、Voc=0.6726V、 Jsc=40.76mA/cm2、FF=79.7%)の状況にあ
る。カネカのバックコンタクトヘテロ接合単結晶Si太陽電池およびモジュールでの最高効
率の更新の発表がなされた。図7に、バックコンタクトヘテロ接合単結晶Si太陽電池の構
造を示す。バルク再結合損失の低減によるVocやFFの改善、a-Siを用いた結晶Si 表面パッ
シベーション技術による表面再結合速度の低減、TCOやa-Siの光吸収低減による短波長域
の外部量子効率の改善、光反射損失低減、垂直および横方向の抵抗損失低減、裏面反射の
活用、などの適用により、効率26.7%(面積79cm2、Voc=0.738V、Jsc=42.65mA/cm2、FF=84.9%)
の 世 界 最 高 セ ル 効 率 の 更 新 が な さ れ た 。 理 論 限 界 セ ル 効 率 29.3 % ( Voc=0.753V 、
Jsc=43.6mA/cm2、FF=89.2%)に対して、FFの改善が課題であり、FFの改善により、効率
27.1%が可能と述べた。温度特性は、-0.26% /℃で、ヘテロ接合太陽電池と同等である。ま
た、メタライズ技術等の改善により、世界最高モジュール効率24.4%(面積 13177cm2、
Voc=79.5V、Isc=5.04A、FF=80.1%)も実現している。モジュールの新しい結果は、本年11
月19日~
トとして
(2) I
Product
の共同開
トを狙う
bifacia
~200μ
POCl3
スクリー
PANDA
リゼー
Jsc=40.4
年第二四
に至って
より、現
効率 22
が課題で
μm フィ
マルチ
(3)R
Cells b
ングプロ
p コンタ
のデバイ
field i
ョン、セ
効率 22
~24日、大
ても、高い
I. Ceser ら
tion Envir
開発の成果で
うものである
al factor は
μm 厚)を用
を用いたエ
ーン印刷、
A 生産ライ
ションの
4mA/cm2、
四半期末、
ている。拡
現在、効率
2%達成の見
で、80μm
ィンガー、
ワイヤ技術
R. Russell ら
by a Novel
ロセスをベー
タクトの同時
イス構造にお
nduced pla
セルの平均効
2.9%(Voc=
大津で開催予
い評価を得て
図7.バッ
(K. Yoshik
(ECN)は
ronment”と
であるバック
る。ITRPV に
、83%以上で
用い、SiNx 表
エミッタ層お
fire-throug
ンで試作さ
改良により
FF=77.4%
効率 20.9%
拡散パターン
21.6%の状
見通しであ
フィンガー
>300μm
術や伝導性バ
ら( IMEC)は
l Co-Plati
ースとした両
時形成と Ag 使
おけるコンタ
ting も比較
効率 22.4%(
=694.2mV、
予定のPVSE
ている。
クコンタク
kawa et al.
、“Pilot
と題して、プ
クコンタクト
よれば、202
である。n 型
表面パッシ
および裏面
gh バックコ
されている。
り、第四四
)を達成し
%(面積 24
ンの最適化
状況である。
る。コンタ
ー、>500μ
の BSF 層の
バックシー
は、“Simult
ng Proces
両面受光型結
使用量の削減
タクト形成の
較検討されて
(Voc=691,2
Jsc=40.5m
8
EC-27で、発
トヘテロ接合
, Nature E
Line Resu
プレ-ナリ講
ト(IBC)bif
27 年には、結
型 PERT 技術を
ベーション
面電界 (BSF)
コンタクト
。2016 年第
四半期末、
した。表面
2,8cm2、Vo
、BSF 層と
2次元モデ
クト抵抗の
μm のワイ
の適用によ
トを用いた
aneous Fab
s” と題し
結晶 Si 太陽電
減(<5mg/セ
の課題が分析
ている。Al2O
2mV、Jsc=4
mA/cm2、FF
発表予定と
合単結晶Si太
Energy, 2,
ults of n-T
講演を行った
facial 型セ
結晶 Si 太陽
をベースに、
ン+AR、表面
層、SiNx
から構成さ
第三四半期
20.5%(面
面パッシベー
oc=663mV、
と裏面エミ
デリングに
の低減、コ
ド BSF 層の
り、効率 23
たモジュール
brication o
して、プレ-
電池において
セル)を目指
析されている
O3/SiN、SiO
0.4mA/cm2
F=81.1%)
の事である
太陽電池の構
17032 (2017
Type IBC C
た。ECN、Yi
セルモジュー
陽電池の 30%
6 インチ n
面電界層、n
x 裏面パッシ
されている
末、効率 1
面積 242,8
ーション等
Jsc=40.5m
ッタ層のア
よる損失解
ンタクト層
の適用によ
3.7%、の達
ル化も検討
of n & p Con
ナリ講演を行
て、コスト(
指している。p
。Ni/Cu の l
2/SiN4 の表
2、FF=80.3%
の状況であ
る。本会議の
構造
7))
ell Proces
ingli Solar
ールで、高性
%が、両面受
n 型 CZ ウ
n 型ベース
シベーショ
。Yingli の
9.3%だった
8cm2、 Voc
等の改良によ
mA/cm2、FF
アイソレーシ
解析の結果
層の飽和電流
り、効率 2
達成の見通し
討中との事で
ntacts for
行った。Cu
(LCOE)低減
p-PERT、n-P
light induc
表面、裏面パ
%)、ベス
ある。熱サイ
のハイライ
ss in Mass
r、TEMPRESS
性能、低コス
受光セルで、
ウェハ(180
層、BBr3、
ン+AR、
の大量生産
たが、メタ
c=657mV、
より、2017
F=78.0%)
ション等に
、今年末、
流密度低減
23.5%、40
しである。
である。す .
Bi-Facial
プレーティ
に向け、n、
PERT、n-SHJ
ed plating、
パッシベーシ
トセルで、
イクル試験
S
0
7
0
J
シ
9
や高温高湿試験結果も報告された。さらなる改善を目指して、PERT、PERC 構造セルに関
して、Ni/ドープポリ Si コンタクトも、検討されている。
(4) W. Kwapll ら( FhG-ISE)は、“Understanding Light-Induced Degradation in
Multicrystalline Silicon: Possible Complex Formation Mechanisms” と題して、プレ-
ナリ講演を行った。多結晶 Si 太陽電池の高温光誘起劣化 (LeTID)現象に関する検討結果が、
報告された。光誘起劣化は、n 型 Si では、起こらず、p 型多結晶 Si、CZ-Si、FZ-Si で、起
こる。シリコンの欠陥反応の背後にある物理的なメカニズムの理解を可能にします。温度
依存性と注入強度依存性、フォトルミネッ センス測定から、欠陥の荷電状態の変化、ヤ
リアの捕獲断面積と活性化エネルギー(0.94eV)が求められている。SiNx:H 層の fast firing
で、欠陥が活性化し易く、B-O 欠陥や Cu、Ni、C 等の不純物起因でもなく、空孔(V) -H
対を考えている。今後は、FZ-Si で、さらなる検討を進めるとの事である。本会議のハイ
ライトとしても、高い評価を得ている。
(5)D. Amkreutz ら(HZB)は、“Influence of the Precursor Layer Composition and
Deposition Processes on the Electronic Quality of Liquid Phase Crystallized Silicon
Absorbers” と題して、プレ-ナリ講演を行った。バルク結晶 Si 太陽電池のプロセス工程の複雑
さ、コスト低減の必要性が述べられた後、Kerfless 薄型 Si の研究状況が紹介された。ホウケイ酸
塩またはボロ /アルミノ珪酸塩ガラス基板上に中間層、さらに、a-Si/nc-Si 層が堆積され、CW 半
導体レーザや電子ビームなどのライン状のエネルギー源を用いた液相結晶化( liquid phase
crystallization)がなされ、5~40μm 厚の mc-Si 層が形成される。残留応力、転位や積層
欠陥に加え、C や O 濃度も高く、少数キャリア寿命は、0.5~5μs である。a-Si:H(i/p+) お
よび a-Si:H(n)を用いたバックコンタクト ヘテロ接合太陽電池(厚さ 13μm)の面積
10x6mm、10x1mm のセルで、各々、効率 14.2%(Voc=654mV、Jsc=29mA/cm2、FF=75%)、15.9%
(Voc=650mV、Jsc=31.7mA/cm2、FF=77%)が得られている。薄膜の高品質化や light trapping の改
善により、効率 18%(Voc=660mV、Jsc=36mA/cm2、FF=76%)が可能としている。
(6)この他、FhG-ISE は、2x2cm2 の多結晶 n 型 Si 太陽電池で、ニューレコード効率 22.3%
(Voc=674.2mV、Jsc=41.1mA/cm2、FF=81.6%)を達成した。図8に、多結晶 n 型 Si 太陽電池の構造
と特性を示す。本会議のハイライトとしても、高い評価を得ている。
図
4.4
(1)
Cu(In,G
った。
図9.
ソー
の二重
(Voc=6
高 Voc 化
れ、処理
バッフ
8.多結晶
薄膜太陽
V. Bermu
Ga)(Se,S)2
世界最高効
ラーフロン
Eg 傾斜層、
686mV、Jsc
化のアプロ
理なしの V
ァ層の Eg 調
n 型 Si 太陽
陽電池分野
dez ら( S
2 Record E
効率 Cu(In,
ンティアは、
、ZnO:B 窓
c=39.9mA/c
ローチが報告
oc=665~68
調節もなさ
陽電池の構造
:
Solar Fron
fficiencie
Ga)(Se,S)2
これまで
層の検討に
cm2、FF=76.
告された。
83mV から、
れ、高 Voc
10
造と特性(N.
ntier)は
es and Ove
セルの特性
、Cd フリ
により、高
.5%)を実
光吸収層の
695~705
c、高 Jsc を
Taylor、3
、“ Prese
rall Progr
性(R. Kamad
ーバッファ
Jsc 化をは
実現している
の K-PDT 処理
mV に改善さ
を目指して
3rd EU-PVSE
nt Status
ress”と題
da et al., 43
ァ層、表面
かり、2014
る。先の 43
理とアニー
されている
いる。図9
EC のハイライ
of Solar
題して、基調
rd IEEE PV
S-rich、裏
4 年には、効
3rd IEEE P
ールの予備検
。(Zn,Mg
9に示すよ
イト)
r Frontier
調講演を行
SC, 2016)
裏面 Ga-rich
効率 20.9%
PVSC では、
検討がなさ
)O の第二
うに、面積
r
h
11
0.51cm2 の CdS/ZnO 二 重 バ ッ フ ァ 層 お よ び Z(O,S,OH)/(Zn,Mg)O 二 重 バ ッ フ ァ 層
Cu(In,Ga)(Se,S)2 ルで、各々、効率 22.3%(Voc=721.9mV、Jsc=39.38mA/cm2、FF=78.24%)、
22.0%の世界第二位の高効率が達成されている(FhG-ISE 認定)。また、自社測定ではあ
るが、CdS/ZnO 二重バッファ層および Z(O,S,OH)/(Zn,Mg)O 二重バッファ層 Cu(In,Ga)(Se,S)2
ルで、各々、効率 22.7%、22.8%も得ているとの事であった。
今回、30 cmx30 cm(841cm2)の CIS サブモジュールで、効率 19.2%、7cmx5cm サイズの
ミニ モジュールで、19.8% の世界最高効率が報告された。2020 年に、200W モジュール
の出荷を予定している。太陽電池特性向上に向け、低 Eg(1.08eV)CIS 組成傾斜光吸収層、
低 Eg 層の拡大、透明 TCO 層、高Egの ZnMgO 第二バッファ層、アルカリ処理などの改
善の結果が、高効率化につながっている。アルカリ処理により、少数キャリア寿命も 50ns
から 182ns に改善され、Voc 増加につながっている。多結晶 Si 太陽電池に比べて、温度係
数も低いとの事である。ベストの値として、-0.23% /℃が得られているとの事で、ヘテロ接
合結晶 Si 太陽電池の温度係数に匹敵する。本会議のハイライトとしても、高い評価を得て
いる。
(2)P. Kratzert ら(Solibro)は、“Total Area Efficiency at Commercial Size CIGS
Module”題して、プレーナリ講演を行った。Solibro は、2003 年に設立され、累積出荷量
は、300MW である。モジュール効率も、2010 年 4 月の平均効率 10%(ベスト 11.7%)から、
最近の平均効率 15%(ベスト 16.5%)へと改善されている。1cm2 セルで、効率 21.0%の
状況である。今回、CIGS 系の生産技術についての検討結果が報告された。1m2 モジュー
ルで、total area 効率 16.0%(アパーチャエリア効率 17.0%)が得られている。シート抵抗、
セル面積、dead エリア割合、封止 AR、TCO 上の金属グリッドなどの効果が言及された。
金属グリッドの改善による FF 損失の 3%改善がはかられ、Jsc の 10%損失の内訳として、
AZO の吸収損 1.3mA/cm2、 dead 領域の損損失 1.1mA/cm2、封止部の吸収および反射損
1.1mA/cm2、と分析されている。30x30cm2 のサブモジュールで、自社測定ではあるが、ア
パーチャ効率 18.8%が得られている。また、 0.94m2 モジュールで、17.6%が得られてい
るとの事である。今後は、モジュールの大面積化(0.94m2→1.88m2)も進め、出力 140~150W
モジュールから、300~320W モジュールにつなげたいとまとめた。本会議のハイライトと
しても、高い評価を得ている。
(3)J.R. Site ら(Colorado State Univ.)は、“Enhancements to CdTe Cell Efficiency”
と題して、プレ-ナリ講演を行った。まず、First Solar 社の状況が報告されたので、前回
会議の D. Weiss ら(First Solar)による、“Delivering on the promise of thin-film PV”
と題する CdTe 太陽電池、モジュールに関するプレ-ナリ講演を紹介する。CdTe 太陽電池
の製造工程での CO2 放出量は、14 CO2g/kWh で、CIGS、多結晶 Si 太陽電池の各々17、19CO2
g/kWh で、有利であること。太陽電池モジュールの累積出荷量は、18GW であり、ガラス入
んから1パネルの生産時間は、3.5 時間以下である。0.72m2 パネルから 2.4m2 パネルへの大
面積化に移行中である。2015 年には、図10に示すように、セル効率 22.1%(Voc=887mV、
Jsc=31.7mA/cm2、FF=78.5%)、面積 0.7m2 モジュールで、アパーチャ効率 18.6%を実現し
ている。CdTe 太陽電池の高効率化は、CIGS 太陽電池と同様に、組成制御によるバンドギ
ャップ傾
短絡電流
率の改善
かられて
に効果が
る。4μ
結果、C
傾斜組成
率化の可
より、
とまとめ
コロ
置き換え
Voc改
積 0.77
る。
(4)M
Tandem
普及のた
図11は
のトレー
を17%
なる。従
傾斜がなさ
流密度 Jsc
善がはから
ている。ま
があり、キ
m 以上の粒
CdTe 太陽
成光吸収層
可能性追求
τ>1μs、
めた。
図
ラド州立大
え、 短波長
善、③Cu に
7cm2 セルで
M.A. Green
Solar Cel
ためには、太
は、主要技術
ードオフを
%から25
従って、モ
され、波長 80
で、約 2m
られているが
た、Cl パッ
ャリア寿命
粒界成長、Z
電池で、効
層(1.5→1.3
求、バルク欠
S<10cm/s、
図10.
(Dr. Sa
大での研究状
長域の量子
に代わる裏
で、効率 1
ら(UNSW
lls”と題し
太陽電池の
術による L
を示す。寿命
%、35%
モジュール効
00nm 以上の
A/cm2 の改
が、窓層の
ッシベーシ
命τが 10ns
ZnTe:Cu バ
効率 22.1%
3→1.0→1.7
欠陥の理解
、Voc>1.1
First Solar
arah Kurtz:4
状況も報告
子効率改善と
裏面コンタク
9.16%(Vo
)は、“Pro
して、プレ
のさらなる高
COE 3セ
命を20年
%へと改善
効率 35%の
12
の赤色の領
改善がはから
改善による
ョンや Eg
s から約 10
バックコンタ
の世界最高
7eV)も検討
と低減、パ
1V を実現す
の CdTe 太
43rd IEEE P
された。①
と Jsc 改善、
クトとして
oc=854mV、
ogress with
ーナリ講演
高性能化、低
ント/kWh
から30年
することで
のタンデム太
域での量子
られている。
るもので、J
傾斜は、C
0ns に向上
タクトも検
高効率が達成
討されてい
パッシベ-シ
することに
陽電池の高
PVSC のハイ
①CdS バッ
、②高温成
Te 層の採用
Jsc=28.4m
h Perovskit
演を行った。
低コスト化
h 達成時のモ
年、50年に
で、許容され
太陽電池の
子効率の改善
。青色の波
Jsc で、約
dTe 層の欠
し、Voc の
討されてい
成されてい
る。今後は
ション、ド
より、効率
高効率化の変
イライト)
ファ層を M
長による C
用による V
A/cm2、FF=
te/Silicon
。太陽光発
化、長寿命化
モジュール
に延ばすこ
れるモジュ
実現が期待
善がはから
波長領域でも
1mA/cm2 の
欠陥パッシベ
の改善がはか
いる。これら
いる。また、
は、単結晶に
ドーピング等
率>25%が可
変遷
MgZnO バッ
CdTe の結晶
Voc 改善、で
=79.1%)の
n and All-P
発電のさらな
化が求められ
ル価格モジュ
ことやモジュ
ュール価格が
待されてい
れている。
も、量子効
の改善がは
ベーション
かられてい
らの改善の
CdSxTe1-x
による高効
等の検討に
可能である
ッファ層で
晶性改善と
である。面
の状況であ
Perovskite
なる導入・
れている。
ュール効率
ュール効率
が緩やかに
る。
x
図11.
図
この
12は、
ンデム太
Siタンデ
失が述べ
者らは、
/ぺロブ
.主要技術
図12.Si タ
ような高効
、Siタンデ
太陽電池で
デム太陽電
べられた。
、低コスト
ブスカイトタ
AM
15G
effi
cien
cy(%
)
術によるLCO
タンデム太陽
効率を達成す
デム太陽電池
で、理論変換
電池で、効率
効率的には
化を狙いと
タンデム、
0
10
20
30
40
50
60
AM
1.5G
eff
icie
ncy
(%
)
OE 3セン
トレードオ
陽電池の高効
するために
池の高効率
換効率は、
率41%の実
は、III-V/Si
として、ペ
ペロブスカ
2933
1
Si botto
13
ント/kWh達
オフ(energ
効率化の可能
最も有望な
率化の可能性
各々、42.
現が期待さ
iタンデム太
ロブスカイ
カイト /CISタ
42.5
Num
om cell
達成時のモジ
y.gov/sunsho
能性(Prof. M
なアプローチ
性を示す。
5%、47.5%
される。2端
太陽電池で
イト /Siタンデ
タンデム太
545
2mber of cel
Free choi
ジュール価
ot)
M.A. Green 提
チは、タン
2接合Siタ
%であり、
端子構成、
、高効率が
デム太陽電
太陽電池に着
47.550.
3lls
ice
価格モジュー
提供、2012 年
ンデム電池で
タンデム、
実用的には
4端子構成
が実現してい
電池、ペロブ
着目してい
.5
ール効率の
年)
である。図
3接合Siタ
は、3接合
成の利害得
いるが、著
ブスカイト
る。まず、
最近のペ
いられて
だが、少
ε~6.5
結合エネ
ら最近の
性などに
デム太陽
認定値で
である。
晶Siセル
る。
4.5
T. Ma
concent
関する講
図13.
要性
図1
静的低倍
ために
日30km走
ジュール
ペロブスカ
ているCH3N
少数キャリア
5、移動度
ネルギーは
の効率22.1
に、課題は
陽電池で、
ではないが
。UNSWのsp
ル20.5%)
高効率II
asudaら(
trator pho
講演を行っ
. 車載用高
性(左下図
3に、車載
倍集光III-
も、車載用
走行できる
ルが必要と
カイト太陽電
NH3PbI3は、
ア拡散長(1
(電子7.5c
は、5~16me
1%の変遷の
あるものの
Stanford U
が、面積0.1
pectral sp
の状況であ
II-V多接合
トヨタ自動
otovoltaic
った。
高効率太陽
)、静的低
載用高効率太
-V多接合太
用高効率太陽
る。出力800
なる。乗用
電池の進展
1.55eVの直
100~1000n
cm2/Vs、正
Vであり、無
の状況が述
の多くの研究
Univ.グルー
17cm2セル、
litting法で
ある。同方法
、集光型お
動車、豊田工
cs”と題し
陽電池開発の
低倍集光III
太陽電池開
太陽電池モジ
陽電池モジ
Wのために
用車のCO2エ
14
が紹介され
直接遷移型
nm)を持ち、
孔12.5~6
無機系太陽
べられた。
究者が参画
ープが、効率
1.43cm2セ
で、28%(
法で,III-V
および宇宙
工大)は、
て、車載用
の必要性(左
I-V多接合太
発の必要性
ジュールの
ュールの開
は、面積2.
エミッション
れた。今日、
型のバンドギ
、高光吸収係
6cm2/Vs)な
陽電池の様相
現状では、
画している。
率23.6%の
セルで、各々
(0.2cm2ペロ
V/Siタンデ
用太陽電池
“Solar p
用高効率太陽
左上図)、静
太陽電池モ
性、静的低倍
特性を示す
開発が必要で
5m2の場合
ンの64%削
、ぺロブス
ギャップを
係数(GaAsに
などの物性
相を示す。2
、大面積セ
ペロブスカ
状況である
々、効率25
ロブスカイ
ムでは、効
池分野:
powered ve
陽電池モジ
静的低倍集
ジュールの
倍集光太陽
す。CO2エミ
である。出
、25%以上
減が期待さ
スカイト太陽
を有する。小
に近い光吸
性を有する。
2009年の効
セルでの低効
カイト/Si2
る。4端子構
5.2%、20.
トセル7.5%
効率34.5%の
ehicles wi
ジュールの研
集光太陽電池
の特性(右
陽電池開発の
ッションを
出力800Wがあ
上の高効率太
される。今回
陽電池に用
小結晶粒界
収係数)、
励起子の
効率3.8%か
効率、信頼
2接合タン
構成では、
5%の状況
%+4cm2結
の状況にあ
ith static
研究開発に
池開発の必
下図)
の必要性と
を低減する
あれば、1
太陽電池モ
回、新しい
15
静的低倍集光太陽電池モジュールが提案された。4倍集光のレンズ設計と共に、4mm角の
InGaP/InGaAs/Ge3接合セルの33直列、3並列の低倍集光型太陽電池モジュールが試作さ
れ、屋内評価で、モジュール効率27.6%が得られている。モジュール特性、特に、許容角
特性の実測値とシミュレーション値との一致をみている。また、屋内評価よりも屋外評価
で。効率増加が見られ、散乱光の効果と考えられる。効率の損失解析もなされ、電流不整
合や光学損失の改善により、モジュール効率30%の実現の見通しを得ている。本会議のハ
イライトとしても、高い評価を得ている。
4.6 PV システム、性能、信頼性分野(産総研、千葉恭男氏作成):
Topic5 のプレナリーセッションでは、4 人の研究者によってモジュールの特性評価・信
頼性耐久性などについて最近のトピックスが報告された。
( 1 ) TÜV Rheinland Energy GmbH の W.Harmann 氏 は 、 “ PV Module Performance
Characterization – Challenges from Recent Technology Advances and Demands from Energy
Yield Perspective”と題して、基調講演を行った。最近の技術の進歩の観点、エネルギー
収率の見通しの観点から PV モジュールの特性評価について重点的な取り組みを報告した。
それらの取り組みは 6 つ指摘した。1.Procedures for electrical stabilization of PV modules
2.Measurement procedure for bifacial PV modules 3. Mandatory validation of nominal power as
stated on type label 4. Importance of wavelength range and long pulse length of solar simulation,
5. Test conditions of IEC 6153-1 (G-T matrix) vs. “real world” operation, 6. Extension of product
data sheet with specific performance data)について説明された。例えば、電気的特性において
は、試験結果が、LID(光誘起劣化 )や CID(電流誘起劣化 )、TID(温度誘起劣化 )によって変化
するため、データを比較しながら評価手法を確立することが重要であると説明
した。
(2)NREL の S.R.Kurtz 氏は、“Qualitative versus Quantitative Reliability Testing
of PV - Gaining Confidence in a Rapidly Changing Technology”と題して、基調講演を
行った。日々急速に変化している PV の技術の中の信頼性を得る戦略を報告した。その戦
略は、定性・定量性の保証をもとに、標準データの収集、データの分析、リスクアセスメ
ントを行っていくことである。現在、様々な規格の制定に取り組んでいるが、特に標準デ
ータの収集の際には、過剰な環境での試験方法の標準化 (例えば IEC61215 の x2x3 など )が
必要であり、現在 IEA に提案中である。
(3)OKE-Services の H.Oldenkamp 氏は、“Google’s Little Box Challenge and the
Development of the True AC-Module”と題して、プレ-ナリ講演を行った。パワーコンデ
ィショナー (PCS)の構成部品の縮小化を図ることで、数センチ角サイズ (WxDxH:7 ㎝x3
㎝x5 ㎝程度 )の PCS を試作したことを報告した。この PCS の用途は、サイズが非常に小
さいため両面受光モジュールに使用することを想定している。
(4)最後の First solar の A.Wade 氏は、“The Product Environmental Footprint (PEF) of
Photovoltaic Modules – Lessons Learned from the Environmental Footprint Pilot Phase on the
Way to
演を行
Task12
前回会
degrada
前回会議
益々、重
IEA/PVP
いる。
図
最大2
0.8%~0
劣化は、
Qualifi
信頼性
Managem
ューされ
ルクラ
などが、
①UV照
③封止材
よび動作
などが紹
Quality
の向上、
重要とま
a Single Ma
った。ヨー
での取り組
会議の報告
ation rate
議で、プレ
重要となり
PS Task13
14. P
25年間のデ
0.9%/年の
、コストに
icationがな
などが重要
ment Syste
れた。図1
ックやglas
、劣化要因
照射による
材のdelami
作中のスト
紹介された
y Manageme
、製造コン
まとめた。
arket for G
ーロッパで
組み内容つい
告もまとまっ
es of PV sy
レーナリ講演
、PV の安
の活動の概
PVモジュー
データによれ
の劣化率であ
関わり、こ
なされてい
要となる。
m、システム
4に、PV
ss breakage
因となってい
る封止材のd
ination、④
トレス、⑤Po
た。今後は
nt Systemガ
ントロール、
reen Produ
での太陽電池
いて報告し
っているの
stems for
演を行った
安定性と長期
概要が報告
ールの典型
れば、統計
ある。HITで
これまでは、
る。新しい
Qualific
ム設計や設
Vモジュー
eなど、3~
いる。図1
discolorat
④セルの割
otential In
、PVモジュ
ガイドライ
加速スト
16
cts in the E
池に対する
した。
ので、紹介す
various k
。PV 産業の
期信頼性は
された。20
的経年劣化
的には、P
で、約1%/年
、IEC61215
い製品開発
cation tes
設置品質が重
ルの典型的
~4年すると
5に、PVモ
ion、②イン
れやクラッ
nduced Deg
ュールの信
ンの開発に
レス試験の
European U
る製造環境
する。M. K
inds of PV
の拡大と共
、PV の成功
0 ヵ国 36 機
化モード(I
Vモジュール
年、薄膜は
5や61646に
のためには
stは確立さ
重要となる
的経年劣化モ
、PID劣化、
モジュールの
ンターコネ
ック、⑤PVモ
radation(
頼性向上の
に加え、ア
の向上、フ
nion”と題
負荷 (PEF)
Kontges ら
modulesfa
に、PV モジ
功に重要な
機関、60 名
IEA/PVPS-T
ルの劣化率
1.4%/年で
準拠して、
は、コスト/
されていず
。PVモジュ
モードを示
、長期的に
の要因別劣
クトリボン
モジュール
PID)、⑥ca
のさらなる
レイ設計・
ィールドで
題して、プレ
に対する
(ISFH)は
ailures”と
ジュールの
な課題である
名の専門家が
Task13 Rep
率は、結晶S
である。モジ
加速ストレ
/性能比、耐
ず、製造者
ュールの劣化
示す。1~2年
には、EVA di
劣化率を示す
ンや溶接結合
ル製造、輸送
tastrophi
技術的努力
設置・メン
での観測技術
レーナリ講
IEA PVPS
は、“Mean
と題して、
信頼性は、
る。まず、
が参画して
port)
Siで、平均
ジュールの
レス試験や
耐用年数、
のQuality
化が、レビ
年では、セ
iscoloring
す。
合部の故障
送、設置お
c failure、
力、PV製造
ンテナンス
術、などが
S
n
y
g
、
4.7
( 1 )
Self-Co
(PV)の
る。今後
ある。オ
のデータ
ている。
済的に有
Metered
は、下式
OSS (
世帯毎の
の平均
PV 電力
自己消
ら(TW
と題して
図15.
系統連携
W. Schram
onsumption
の電力発生
後、自己消
オランダの
タを基に、
。自己消費
有利なバッ
d Consumpt
式で、表記
(kWh) = -0.
の最適バッ
コストは、
力発生の 52
消費に関し
Berlin)は
て、前回会
PVモジ
携、システム
m ら ( Utr
n: Usage f
生と住宅での
消費が進むと
の Amersfoor
系統からの
費とピークカ
ッテリの平均
tion)(MW
記される。
.03 + 1.5xP
ッテリサイズ
640 ユーロ
.8%をカバ
しては、前回
は、“Emer
会議で基調講
ジュールの要
ムインテグ
echt Univ
for Peak S
の電力消費
と考えられ
rt 市内の 7
の住宅の電
カットを結
均最適サイ
Wh/year)を
V size (kW
ズの大きな
との事であ
バーしている
回の会議の
ging perfo
講演を行っ
17
要因別劣化
レーション
v. ) は 、
having”と
の不整合を
、住宅レベ
79 世帯につ
力消費に及
合している
ズは、3.4
を尺度とし
p) -0.19xNC
違いがあり
ある。バッテ
る。
の報告がまと
ormance is
た。
率(IEA/PV
ン、応用分野
“ Optimal
と題して、基
を緩和する一
ベルでのバ
ついて、295
及ぼすバッテ
る。Net Pres
kWh であ
て、Optima
C (MWh/ye
り、0.5kWh
テリを使用
とまってい
sues of ph
VPS-Task13
野:
Sizing of
基調講演を
一つの解は
ッテリサイ
5 日以上の
テリサイズ
sent Value
ることが、
al Storage S
ar)
~7kWh に
することに
いるので、紹
hotovoltai
3 Report)
f Batterie
を行った。太
は、バッテリ
イズの最適化
日において
ズの効果が、
(NPV)解析
わかった。
Size(OSS)
に及ぶ。バッ
により、平均
紹介する。
c battery
es for PV
太陽光発電
リ使用であ
化が必要で
て、10 秒毎
解析され
析から、経
。NC(Net
)(kWh)
ッテリ当り
均すると、
T. Tjaden
systems”
V
t
n
世界的
では、図
から分散
たらし、
策として
図16
(ISB
的に、系統
図16に示
散発電へ、
、系統の安
て、PV+バ
. 各国の
図17.
BN: 978-0-99
統に占めるP
示すように、
スマートグ
安定化のため
バッテリなど
の電力に対
Liイオン電
944195-3-8 (
PVの比率が
2014年時点
グリッドが
めには、PVシ
どがあり、
18
するPVの割
電池とPVモジ
(web), Climat
増加しつつ
点で、PVの
重要となろ
システムの
系統の安定
割合(IEA/P
ジュールの価
te Council of
つある。イ
比率は6%
ろう。系統連
のsmart int
定化のために
PVPS Trend
価格低減の状
f Australia Lt
タリア、ギ
を超えてい
連携は、電
egrationが
にも、バッ
ds 2015)
状況
td 2015)
ギリシャ、
いる。今後、
電圧や周波数
が必要である
ッテリの重要
ドイツなど
、集中発電
数変動をも
る。一解決
要性が増し
ている。
図1
低減がは
+バッテ
れた。バ
PVシステ
図
(H
(2)T
ナリ講演
を行い、
る。
。系統に頼
7には、Li
はかられ、
テリシステ
バッテリ容
テムサイズ
図18. P
H. Vollenweid
T. Minderho
演を行った
、89 のプロ
図18
頼らず、自己
iイオン電池
PV+バッテ
テムの性能評
容量、利用比
ズ、使用する
PVシステム
der, Grid Inte
ound(UNS
た。UNStudio
ロジェクトに
8 .デザイン
己消費のシ
池とPVモジ
リシステム
評価手法、
比率と経済
るバッテリ
サイズ、使
egration of PV
EE
Studio)は、
o は、1988 年
に参画した
ンの例(N.
19
ステムの方
ュールの価
ムも、グリッ
試験法、シ
的メリット
容量と自己
使用するバ
V Systems an
EH-PSL 1413
“Aesthet
年に設立さ
た。現在、93
Taylor、33
方向が進む
価格低減の状
ッドパリテ
シミュレーシ
トも述べられ
己消費率との
バッテリ容量
nd Local Stor
, 2014)
tics and Per
れ、約 200
3 プロジェ
3rd EU-PVSE
と考えられ
状況を示す
ィを実現で
ション法、
れた。一例
の関係を示
量と自己消
rage in Distri
formance of
名位で、co
クトが進行
EC のハイラ
れる。
す。今後、両
できるとして
電力損失等
例として、図
示す。
消費率との
ibution Netw
f”と題して
olor architec
行中であると
ライト)
両者の価格
ている。PV
等が言及さ
図18に、
関係
works”,
て、プレー
cture design
との事であ
V
n
20
図19. HANWHA 本社ビル(UNStudio 社のホームページより)
Industrial grade PV から、 integrated PV design に進み、PV power station や BIPV がその成
果例であり、図18に示すような、魅力的なデザインの例、図19の HANWHA 本社ビル
ディングなどが紹介された
(3)G. Makrides ら(Univ. Cyprus)は、“PV Production Forecasting Model Based on Artificial
Neural Network (ANN)”と題して、プレ-ナリ講演を行った。系統連携 PV システムの増加
は、発生電力の制度良い予測を求めている。既存の電力システムにおいても、本技術の最
適インテグレーションが必要であり、系統およびプラントの管理者にも重要である。 本研
究は、入力パラメータ、トレーニング期間や隠れた階層の数に従って最適された人工的な
ニューラル・ネットワーク (ANN) をベースに開発されたノンパラメトリックモデルを用
いて、種々の技術による系統連携 PV システムの DC 出力の予測の方法論を提案すること
である。我々のゴールは、入力パラメータと構成に基づいた最適ネットワークを特定する
ことによって、用いているマシーン・ラーニングモデルの精度向上にある。本研究は、PV
発生電力予測のため、数値的気象予測(NWP)をもとに動作するマシーン・ラーニングア
ルゴリズムの精度向上に焦点を合わせている(トレーニングやテストとして、過去のデー
タで、実行される)。従って、本研究は、PV 発生電力予測における NWP に起因する誤差
を考察するのもではない。単結晶 Si PV の系統連携システムに関する最初のマシーン・ラーニング
結果が、晴天時に測定された一連の DC 出力データに比べて、平均二乗誤差の平均値(RMSE)が 1%
以下であることを示している。
(4)A
Approac
経済的性
界的に
ニタリ
膨大な物
有効性、
を制限
の障害
検出の両
最近浮上
に焦点を
図20に
いる。
4.8
(1)L
と題して
告された
トは、1
性は増
全電力4
向上が必
A. Betli ら
ch”と題して
性能を保つ
も、PV 性能
ングシステ
物理的変数
、特に、信
している。
となってい
両方に非常
上している
を合わせて
に示すよう
市場、ビ
L. Benedet
て、プレー
た。2016年
10kW以下の
している。
48~50%に
必要である
( i-EM)は
て、プリーナ
つためにも、
能評価を通
テムが設置さ
数の収集やイ
信頼性の劣る
メンテナン
いる。設置コ
常に有望なア
る。しかし、
ているケース
に、本会議
図
(N.
ビジネス、
ti(GSE)
ーナリ講演を
年、イタリア
の住宅用で、
2030年には
になろう。既
るとまとめた
は、“Predic
ナリ講演を
メンテナ
して不具合
されている
インターネ
る通信イン
ンス戦略に
コストやモ
アプローチ
一方、文
スもあるが
議のハイラ
20.ビッ
Taylor、33
政策等:
は、”PV m
を行った。
アのPV累積
1.55ユー
は、PVが50G
既存のPVプ
た。
21
ctive Mainte
を行った。長
ンス戦略策
合の原因とな
。しかしな
ット接続の
フラストラ
おける予測
デルの複雑
として、デ
献によると
、PV プラ
イトでも、
ッッグデー
3rd EU-PVSE
market, Bus
イタリアの
導入量は、
ロ/W、産業
GW、水力38G
ラントの最
enance in Ph
長年にわたり
策定が重要
なる種々の
ながら、一般
の必要性が、
ラクチャで
測コンポーネ
雑さを低減
データ マイ
と、風力発電
ントでの研
ビッグデー
タ処理の重
EC のハイラ
siness and
のPVを含む再
19.3GWであ
業用で1.32ユ
GW、風力17
最適化や経済
hotovoltaic
り、PV プラ
となってき
要因を検出
般的に、高
、解析モニ
リモートモ
ネントの欠
させるため
イニングに基
電プラント
研究は、まだ
ータ処理の
重要性
ライト)
Price Deve
再生可能エ
ある。2016
ユーロ/Wで
GWで、再生
済性に加え
Plants with
ラントの高い
きている。そ
出するため
高カスタマイ
ニタリングシ
モニタリング
欠如もコス
め、障害の予
基づく統計
トにおける装
だ、初歩段
の重要性が指
elopments
エネルギーの
6年のPVシス
である。蓄電
生可能エネル
えて、PV市場
h a Big Data
い技術的、
それ故、世
に、解析モ
イズ費用、
システムの
グの有効性
トの最小化
予測と早期
計的手法が、
装置レベル
段階にある。
指摘されて
in Italy”
の状況が報
ステムコス
電池の必要
ルギーは、
場の価値の
a
(2)S
と題して
となって
ダ州11.
ルニア州
性能化や
(3)G
for New
に、5kw
下の電力
Allianc
ル市場
coordin
が手を上
ISAプロ
プロモー
country
レベルの
5.感
展示が
よりも少
を含め
S. Kurtz(
て、プレー
ている。PV
.4%、ハワ
州など、バ
や長寿命化
G.C. Werlin
w Global S
wh/m2・day
力需要の多
ceプログラ
の創製を狙
nationを検
上げている
ログラムへの
ートプログ
yと需要国と
の会議を予
図
想:
が、欧州市
少し増えた
ると、2,51
NREL)は、
ーナリ講演を
Vは、米国の
ワイ州10%な
バッテリ技術
化に加え、革
ngs(ISA)
Solar Mark
y以上の日射
多いゾーンが
ラムが紹介さ
狙いとして
検討中で、供
る。さらに、
の参画、実
グラムの明確
との連携の
予定している
図21.世
市場の冷え込
た印象で、本
16名との事
D. Feldma
を行った。
の全電力の1
など、7州で
術が必要と
革新的技術
は、”The
kets”と題
射量の多い
があり、需
された。上
ている。30
供給者とし
需要側を含
実働、貢献を
確化、②ISA
coordinat
る。詳細は
世界の日射量
込みを反映
本会議参加者
事であった。
22
an(NREL)
米国のPV市
1.4%に過ぎ
で、6.3%以
なっている
、用途開発
Internati
して、プレ
、PV供給可
要と供給の
記供給と需
0兆米国ド
て、インド
含めて、54カ
を明確にす
Aプログラム
ion action
、www.iso
量分布(ww
して、出展
者は、1,86
に代わり、
市場は、20
ぎないが、
以上の導入が
る。今後、市
発が、重要で
ional Solar
レーナリ講演
可能なゾー
の不整合があ
需要の整合
ドルの市場が
ド、ブラジル
カ国になり
ることであ
ムの有用性
nの進展、で
larallianc
w.isolaral
展企業数が減
64名、展示関
”New Bus
010年の1GW
カリフォル
が進んでい
市場拡大に
であるとま
r Alliance
演を行った
ンと、日射
ある。The
を狙いとし
が見込まれ
ル、アフリカ
そうである
ある。次のス
、貢献度の
である。201
ce.orgで、
lliance.or
減少してい
関係者やサ
iness Mode
Wから2016年
ルニア州15.
いる。一方、
に向け、価格
まとめた。
– Creatin
た。図21に
射量3.5kwh/
Internatio
して、新たな
れる。Coop
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る。第一ステ
ステップは
visibilit
7年12月9日
参照された
rg)
いる。参加者
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els in PV”
年の15GW
3%、ネバ
カリフォ
格低減、高
g Momentum
に示すよう
/m2・day以
onal solar
なグローバ
perationと
ど、17カ国
テップは、
は、①ISAの
y、③sunny
日に、state
たい。
者は、前回
ント参加者
W
m
r
y
23
今後10年も結晶Si系が主流であり続けることが期待される。勿論、そのためにも、研究
開発の一層の強化が重要なポイントの一つであると言えよう。結晶Si太陽電池セッション
では、欧米からの研究成果発表が盛んだが、日本企業からの参加は少なく、今後の危惧を
感じる。また、欧州で産学連携が進んでいる。わが国でも、NEDOプロジェクトで、結晶Si
太陽電池の研究開発のコンソシアムが進展して、優位な成果が出つつある。今後も、NEDO
プロジェクト等での発展を期待するし、結晶Si太陽電池を含む太陽光発電の研究開発者人
口を増やし、さらにレベルを上げることが必要である。わが国には、太陽光発電に関し、
他国が真似をできない高度な研究開発を行うことが求められている。もう一度、世界一の
生産量と市場の創製の実現をしたいものである。
しかし、今後の太陽光発電の発展や市場拡大のためには、まだまだ、国の支援が必要と
言える。太陽電池や太陽光発電の高性能化、低コスト化、長寿命化の流れにあり、技術開
発のさらなる強化と産学連携が必要である。幸い、日本は、各分野で世界最高の技術力を
有していると言える。固定電力買い取り制度の後の展開も重要であり、smart gridやself-
consumptionが重要であり、バッテリ等の貯蔵技術とのハイブリッド化が必要であろう。ま
た、技術開発が、太陽電池モジュールおよびシステムの低コスト化にも有効であり、オー
ルジャパンで連携して、総合力で、直近の壁を打破する必要があろう。自動車応用や農業
利用も期待したい。このためにも、車載のプロジェクトや国際共同研究の離陸も期待した
い。
次回の34th EU-PVSECは、45th IEEE PVSCとPVSEC-28の合同で、2018年6月10日~15日、
ハワイ島で、WCPEC-7として、開催予定である。来年は、35th EU-PVSECも開催するとの
事で、2018年9月に、ベルギーのブリュッセルで開催予定である。日程は、調整中で、日
程確定は、2週間後になるとの事である。また、PVSEC-27は、2017年11月19日~24日、大
津で、開催予定である。
(以上)