ソーラーパネルモジュールの材料

2026-06-25
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ソーラーパネルモジュールの材料 — 層ごとに解説

簡単な回答： 太陽電池パネルモジュールは8つの主要材料で構成され、それぞれが積層構造の中で特定の役割を担っています。強化低鉄前面ガラスは光学的負荷を担い、セルを保護します。封止材 — 通常はEVA — は各層を接着し湿気を遮断し、ラミネーション中に約150 °Cで架橋します。太陽電池セルは電流を生成します。リボンはそれらを接続し、バックシートは背面をUVと湿気から密封し、ジャンクションボックスは出力を取り出し、アルミニウムフレームは機械的強度と取り付けインターフェースを提供します。さらに2つの小さな項目がリストを完成させます：エッジシーラントとボックス内部の絶縁材料です。各材料には重要な仕様 — ガラスの透過率、封止材のゲル含有量、バックシートの絶縁破壊強度 — があり、そのうちの2つが不整合を起こすと、後に層間剥離、腐食、または安全試験の失敗として現れます。

PV モジュール製造 · Jerry、Ooitech 著

はじめに

カバーガラス表面の光学的な役割、およびテクスチャが偶発的ではなく指定される理由については、次で説明されていますなぜソーラーパネルのガラスにはテクスチャが付けられているのか.

ほとんどの太陽光発電モジュールは、いくつかの主要な材料から作られています。一般的な太陽電池モジュールは、表面材、太陽電池セル、封止材材、裏面材、フレーム、そしていくつかの支持部品で構成されています。各層にはそれぞれの役割があり、それらが一体となってモジュールの性能と寿命を決定します。それでは一つずつ見ていきましょう。

前面表面材

その役割とガラスが選ばれる理由

PVモジュールの前面表面材は、太陽電池セルが利用できる波長範囲で高い透過率を持ち、さらに低い屈折率を備えている必要があり、それによって太陽光が可能な限り効率的に吸収されます。透過と反射に加えて、前面材は水を透過せず、優れた耐衝撃性を持ち、長期的なUV曝露下でも安定し、低い熱抵抗を有して、水や水蒸気が金属接点や相互接続部を腐食してモジュールの使用寿命を短縮するのを防ぐ必要があります。

モジュールは屋外に設置され、しばしば風、砂、雨、雪などの厳しい天候にさらされるため、前面材は内部のセルを外部衝撃から保護するために一定の剛性も必要です。

前面表面には、アクリル、ポリマー、ガラスなどいくつかの選択肢があります。最も一般的な選択は強化低鉄ガラスです。低コストで、強く、安定し、高い透明性を持ち、水密・気密で、優れた自浄性能を備えているからです。

ソーラーモジュールの強化低鉄前面ガラス

太陽電池セル

発電の心臓部

太陽電池セルはPVモジュールの最も重要な部品の一つであり、モジュール全体の出力電力を直接決定します。太陽光から電気を生成する半導体ウェハであり、一定の照度条件が満たされれば、回路に接続されたときにセルは電圧を出力し電流を生じます。

セルには多くの選択肢があります。プロセス技術別では、 TOPCon、BC、HJTなどがあります。サイズ仕様別では、182、183、210などがあります。同じ技術とサイズであっても、セルは効率によってさらにグレード分けされます。

太陽電池の種類

封止材

すべてを一つにまとめる接着層

封止材は、太陽電池とモジュールの前面および背面との間に接着性を提供します。高温や強いUV照射下でも安定している必要があります。また、光学的に透明で、低い熱抵抗と高い電気抵抗を備えている必要があります。

EVA（エチレン酢酸ビニル）は最も一般的に使用される封止材です。薄いフィルム状で、セルと前面および背面の間に配置され、サンドイッチ構造を形成します。このサンドイッチを一定の圧力下で140～150°Cに一定時間加熱することで、EVAが重合し、モジュールが接着されます。下の画像では、セルの上にある半透明のフィルムがEVAです。

太陽電池の上にあるEVA封止フィルム

バックシート

保護用の背面

PVバックシートはモジュールの背面です。その主な要件は、低い熱抵抗と、水や水蒸気を遮断する能力です。単ガラスモジュールは通常、バックシートとしてポリマーフィルムを使用しますが、両面ガラスモジュールは代わりにガラスを使用します。透明なガラスの背面は地面から反射した光を吸収し、出力を増加させることができるためです。

PVリボン（スズメッキ銅リボン）

電流がどのように集められ、運ばれるか

PVリボンは、スズメッキされた銅リボンで、主にインターコネクトリボンとバスリボンに分けられます。インターコネクトリボンはモジュール内部のセル同士を接続するもので、ストリンガー機によってセル表面の導電性バスバーに直接はんだ付けされ、各セルからの電流を伝導・収集します。バスリボンはモジュール内のセルストリング同士を接続するもので、インターコネクトリボンにはんだ付けされ、セルが発電した電流を集めてジャンクションボックス.

PVリボンの基材は銅金属で、薄いスズ層でコーティングされています。銅基材は高い導電性と低い抵抗を提供し、モジュールの内部抵抗を低減し、電力損失を削減します。スズコーティングが必要なのは、銅は融点が高く、単独でははんだ付け性が悪いためです。銅基材にスズをコーティングすることで、リボンに良好な溶接性が与えられ、インターコネクトリボンがセル表面のバスバーにしっかりと接着し、良好な電流の流れを確保できます。

PVスズメッキ銅リボン

ジャンクションボックス

外部回路への架け橋

ジャンクションボックスはPVモジュール上で電流を伝達します。内部バスリボンに接続し、モジュールを外部回路にリンクします。優れた電気的性能が必要であり、その設計と寸法は、電気的、機械的、耐熱性、耐腐食性、耐候性の要件を含む動作環境の要求を満たしつつ、ユーザーや環境に害を及ぼさないものでなければなりません。一般的なPVモジュールのジャンクションボックスはMC4クイックコネクタを使用します。

フレーム

強度、密封性、簡単な設置

フレームにはいくつかの役割があります。第一に、ガラスエッジを保護し、外力によるモジュールの割れを防ぎます。第二に、エッジシーラントと組み合わせることで、モジュールの密封性能を強化します。第三に、モジュール全体の機械的強度を大幅に向上させます。第四に、モジュールの設置と輸送を容易にし、モジュールを設置構造に接続するキャリアとして機能するため、適切な固定により最良の耐荷重性が得られ、単一の固定具から統合アレイまで拡張でき、発電所システム全体の機械的能力を高めます。