製品紹介

晴れた日を想像してください。

あなたは屋根の端に立ち、ソーラーパネルの列が太陽の下で静かに横たわっているのを見ます。太陽光自体は白いのに、それらのパネルは白くも金でも透明でもありません。

そのほとんどは青か黒です。

そしてここで非常に自然な疑問が湧きます。ソーラーパネルが太陽光を捉えるために存在するなら、なぜこんなに暗く見えるのでしょうか？私たちの直感では、白が最も明るく、銀が最も輝き、金が最も太陽らしく見えます。しかし、実際に電気を作るパネルは青黒いガラスの板のように見えます。

の供給者として、 ソーラーパネル製造機械 およびソーラーパネル生産ラインのターンキーソリューションを提供するOoitechは、オールブラックモジュールの生産ラインを提供できます。

これは本当に美学の問題ではありません。それは人間と太陽光の間の数十年にわたる工学的な交渉です。

青い多結晶シリコン対黒い単結晶シリコン

キャプション：ソーラーパネルの青と黒は単なる塗料ではありません。結晶構造、反射防止膜、光吸収効率の複合結果です。

まず、簡単な日常体験から始めましょう。夏の太陽の下で黒を着るとより暑く感じます。白を着るとより涼しく感じます。白い服は多くの光を反射します。黒い服はより多くの光を吸収します。

太陽電池パネルも同じように機能します。ほとんどの物体では、きれいな光沢が美しく見えます。しかし、太陽電池パネルにとって反射は無駄です。太陽光のビームがパネルに当たり空に跳ね返ると、それは決して電気にはなりません。シリコン内部に入った光だけが電子を活性化し、電流を生み出す可能性があります。米国エネルギー省も明確に述べています。シリコン層が光を吸収し、電子が励起され、その移動によって電流が発生します。

したがって、最初から太陽電池パネルは白色であってはなりません。白色は「太陽光が来たが、空に返した」と言っています。青黒色は「太陽光が来たので、できるだけ多くを保持している」と言っています。

技術パラメータ

なぜ多くの古いパネルは青色なのですか？

これは、過去に非常に一般的だった多結晶シリコンというタイプのパネルに由来します。

多結晶シリコンは単一の完全な結晶ではなく、多くの小さな粒が集まったものです。ひび割れた氷の模様で覆われた凍った湖面を想像してください。各粒はわずかに異なる方向を向いています。太陽光が当たると、場所ごとに反射が少しずつ異なります。そのため、多結晶パネルは青または濃い青色に見え、表面にはかすかにひび割れた氷のような金属的な質感があります。

つまり、多結晶シリコンの青色は塗料ではありません。むしろ、太陽の下で見えるシリコン結晶の質感のようなものです。

しかし、青色は結晶だけから生じるわけではありません。パネル表面には反射防止コーティングと呼ばれる非常に薄い層があります。専門用語に聞こえますが、理解は簡単です。眼鏡をかけるとき、一部のレンズはかすかな青紫や緑の反射を示します（今見ているスマホ画面も同様です）。あの膜は装飾ではなく、反射を減らしてより多くの光をレンズに通すためのものです。

パネルも同じです。シリコンはそれ自体かなり反射性が高いです。処理をしないと、太陽光の一部がウェハ表面から直接跳ね返ります。そのため、エンジニアはウェハにテクスチャを施し、反射防止コーティングを堆積させて、より多くの光がシリコン内部に入るようにします。DOEが結晶シリコンモジュール製造を説明する際、セル製造工程の一つとしてセル前面への反射防止コーティングの堆積が挙げられています。

走査型電子顕微鏡によるウェハ表面の画像

キャプション：顕微鏡下では、ウェハ表面は滑らかな平面ではなく、小さなピラミッドが密集したフィールドです。このテクスチャが反射を減らし、より多くの太陽光をウェハ内部に閉じ込めます。

反射防止コーティングは、優しい入り口と考えてください。空気とシリコンの光学差が急すぎると、光は簡単に反射してしまいます。間に遷移層があれば、光はウェハーに滑り込みやすくなります。NRELのブラックシリコン材料は、この論理にうまく適合する線を持っています。反射が少ないほど吸収が多くなり、効率が向上し、より多くの電力を生み出します。標準的なテクスチャリングと反射防止層により、セルはすでに太陽光の約93%～97%を吸収できますが、ブラックシリコンプロセスではウェハーが入射光の98%以上を吸収できるため、黒く見えます。これは明確に一つのことを示しています。パネルの効率を高めたいなら、反射できる光を減らさなければならないということです。

青色は、初期のポリシリコンとその反射防止膜のわずかな残光です。黒色は、シリコンが光を吸収することを学んだ後の姿です。

技術的優位性

その後、黒色パネルはますます一般的になりました

この背後にはもう一人の主役、単結晶シリコンがいます。

単結晶シリコンは、単一のブロックのように均一な方向と整った構造を持ちます。多結晶シリコンのような破片状のテクスチャーがないため、表面はより均一で深く、黒に近く見えます。

多結晶シリコンが青いひび割れた氷のシートのようなものなら、単結晶シリコンは黒曜石のようなものです。

多くの住宅用屋根では、現在オールブラックモジュールが好まれています。遠くから見ると、工業部品のグリッドには見えません。整然と配置された黒いガラスのように見えます。DOEのデータによると、2022年までに単結晶シリコンは世界の太陽光モジュール出荷の96%を占め、現在のモジュールで最も一般的な吸収材料となり、工業生産されるモジュールは通常、実環境効率約20%～22%に達します。

つまり、黒色は単に高級感のためだけではありません。その背後には、より均一な結晶、より成熟した製造、より低い反射、そしてより効率的な光吸収経路があります。

• 単結晶シリコンによるより均一な結晶構造

• 表面反射の低減、内部に閉じ込められる光の増加

• ブラックシリコンで最大98%以上の高い吸収率

• 現代の屋根では、よりすっきりとしたオールブラックの外観が好まれています。

• 大量展開に適した成熟した低コスト製造技術。

製品用途

太陽光発電の歴史に戻る

1954年、ベル研究所は初の実用的なシリコン太陽電池を発表しました。その効率はわずか約6%でした。今日の基準では6%は低いように思えますが、当時は小さなおもちゃを回すのに十分であり、太陽光が単に衣服を乾かしたり肌を温めるだけでなく、直接電気に変えられることを初めて人々に信じさせるのに十分でした。アメリカ物理学会もこの歴史を記録しています。ベル研究所は1954年4月25日に初の実用的なシリコン太陽電池を実証し、初期のシリコンセルの効率は約6%でした。

1954年のベル研究所の太陽電池の歴史的な写真

キャプション：初期のシリコン太陽電池は効率が高くありませんでしたが、現代の太陽光発電への扉を開きました。

それは始まりのようなものでした。初期のセルは高価で小さく、研究室の未来のおもちゃのように感じられました。その後、宇宙へと向かいました。衛星は石炭を運べず、毎日バッテリーを交換することもできないため、太陽電池は最良のエネルギー源となりました。その後、ウェハーはより薄くスライスされ、プロセスは成熟し、コストは低下しました。かつて研究室や宇宙船だけにあった青黒い薄片は、ゆっくりと砂漠、工場、学校、カーポート、そして一般の屋根へと広がっていきました。

色もその過程で変化しました。初期の一般的な青い多結晶シリコンから、現在ますます一般的になっている黒い単結晶シリコンへ。それは単により深い色合いに見えるかもしれませんが、その背後ではサプライチェーン全体が前進していました。

反射が少なく、吸収が多く、効率が高く、コストが低く、大規模展開に適しています。そして色はますます濃くなっていきました。

現代の屋根上の黒色モジュール

キャプション：現代の住宅では、黒色またはオールブラックのモジュールがますます使用されています。見た目がすっきりしており、単結晶シリコンと低反射設計の成熟を反映しています。

パネルを赤、緑、または金色にできますか？

もちろんできます。

建材一体型太陽光発電には、すでに多くのカラーモジュールがあります。都市の建物は必ずしも黒いガラスの壁を望むわけではないため、エンジニアは特殊なコーティング、テクスチャ、封止材を使用して、パネルをグレー、レンガ色、緑色、さらには通常のカーテンウォールの色調に近づけています。

しかし、価格は直接的です。赤く見えるのは、一部の赤い光を反射してあなたに返すからです。緑に見えるのは、一部の緑の光を反射するからです。そして、反射した光は決してセルに入らず、電力を生成しません。それは収益の損失と発電効率の低下を意味します。着色PVは不可能ではありません。見た目と効率の間の新たなバランスが必要なだけです。

より美しい色がより良いパネルを作るわけではありません。成熟したエンジニアリング設計は、最も派手なオプションではなく、長期的に最も信頼性が高く、最も効率的で、最も費用対効果の高いものに落ち着くことがよくあります。

お問い合わせとご購入

だから、屋根の上のその青黒い部分をもう一度見てください。

太陽光パネルがたまたまこのように見えるわけではありません。それは、シリコン材料、結晶構造、反射防止膜、製造コスト、発電効率が一緒になってふるい分けられた結果です。

青は装飾ではありません。黒は好みではありません。

それはパネルが、太陽光を空に返したくないとあなたに伝えているのです。光を閉じ込め、電子を目覚めさせ、目に見えない光子を目に見える電流に変えたいのです。太陽が雲の間から降り注ぎ、その静かな青黒い面に当たります。轟音もなく、煙突もなく、炎もありません。ただ光がシリコンに入り、電子が動き始め、電流が細い金属の指に沿って遠くへ流れていきます。

その瞬間、太陽光パネルは太陽によってすべてが書き込まれた黒いページのようです。そして人間がそこから読み取るのは、シンプルな小さな答えです。

もう少し多くの太陽光を捉えるために、シリコンは青黒い服を着ました。

Ooitechの見解

青いポリからオールブラックのモノへの移行は、単なる色のトレンドではなく、反射をゼロに近づけるための製造の物語です。モジュール側では、それを毎日目にしています。均一なモノセル、緻密なテクスチャリング、クリーンなラミネーションが、オールブラックパネルをシャープに見せ、性能を維持する要素です。これらの黒いモジュールが実際のラインでどのように製造されるかを見たいなら、私たちのYouTubeチャンネル www.youtube.com/ooitech で工場の現場を間近に見ることができます。太陽光製造に興味があれば、購読する価値があります。