太陽電池モジュール

通常、太陽電池モジュールは、太陽電池ガラス、パッケージ用接着フィルム、セル チップ、パッケージ用接着フィルム、バックプレーンの 5 つの層で構成されています。

（1）太陽光発電ガラス

単一の太陽光発電セルの機械的強度が低いため、簡単に壊れます。空気中の水分と腐食性ガスは、電極を徐々に酸化させて錆びさせ、屋外作業の過酷な条件に耐えることができません。同時に、単一の太陽電池セルの動作電圧は通常小さく、一般的な電気機器のニーズを満たすことは困難です。したがって、太陽電池は通常、EVA フィルムによってパッケージング パネルとバックプレーンの間で密閉され、個別に DC 出力を提供できるパッケージングと内部接続を備えた分割不可能な太陽電池モジュールを形成します。太陽光発電システムは、複数の太陽光発電モジュール、インバーター、およびその他の電気付属品で構成されています。

太陽電池モジュールを覆う太陽電池ガラスがコーティングされた後、より高い光透過率を確保できるため、太陽電池はより多くの電気を生成できます。同時に、強化された太陽光発電ガラスはより高い強度を持ち、太陽電池をより大きな風圧とより大きな日中の温度差に耐えることができます。したがって、太陽電池ガラスは、太陽電池モジュールの不可欠な付属品の 1 つです。

太陽電池は、主に結晶シリコン電池と薄膜電池に分けられます。結晶シリコンセルに使用される太陽電池ガラスは主にカレンダー法を採用し、薄膜セルに使用される太陽電池ガラスは主にフロート法を採用しています。

（2） 封止接着フィルム（EVA）

太陽電池パッケージ用接着フィルムは、太陽電池モジュールの中央に位置し、セルシートを包み、ガラスとバックプレートを接着します。太陽電池パッケージ用接着フィルムの主な機能には、太陽電池ライン機器の構造的サポートの提供、セルと太陽放射の間の最大の光結合の提供、セルとラインの物理的な分離、およびセルによって生成された熱の伝導が含まれます。そのため、包装用フィルム製品には、高い水蒸気バリア性、高い可視光線透過率、高い体積抵抗率、耐候性、耐 PID 性能が求められます。

現在、EVA接着フィルムは、太陽電池パッケージに最も広く使用されている接着フィルム材料です。2018年現在、その市場シェアは約90％です。20年以上の使用実績があり、製品性能とコストパフォーマンスのバランスが取れています。POE 接着フィルムは、別の広く使用されている太陽電池パッケージの接着フィルム材料です。2018 年の時点で、その市場シェアは約 9% 5. この製品はエチレン オクテン コポリマーであり、ソーラー シングル ガラスおよびダブル ガラス モジュール、特にダブル ガラス モジュールのパッケージングに使用できます。POE 粘着フィルムは、高い水蒸気バリア率、高い可視光透過率、高い体積抵抗率、優れた耐候性、および長期的な抗 PID 性能などの優れた特性を備えています。さらに、この製品の独自の高反射性能により、モジュールの太陽光の有効利用が向上し、モジュールの電力が増加し、モジュールのラミネート後の白い接着フィルムのオーバーフローの問題を解決できます。

（3）電池チップ

シリコン太陽電池は、典型的な 2 端子デバイスです。２つの端子はそれぞれシリコンチップの受光面とバックライト面にある。

太陽光発電の原理：光子が金属に当たると、そのエネルギーは金属中の電子に吸収されます。電子によって吸収されたエネルギーは、金属原子内のクーロン力に打ち勝って仕事をし、金属表面から抜け出して光電子になるのに十分な大きさです。シリコン原子には 4 つの外部電子があります。純粋なシリコンに、リン原子などの外殻電子が 5 つある原子をドープすると、N 型半導体になります。純粋なシリコンに、ホウ素原子などの 3 つの外部電子を持つ原子をドープすると、P 型半導体が形成されます。P型とN型を組み合わせると、接触面に電位差ができて太陽電池になります。PN接合に太陽光が当たると、P型側からN型側に電流が流れて電流が発生します。

使用されるさまざまな材料に応じて、太陽電池は 3 つのカテゴリに分類できます。最初のカテゴリは、単結晶シリコンと多結晶シリコンを含む結晶シリコン太陽電池です。それらの研究開発と市場への応用は比較的深く、光電変換効率は高く、現在のバッテリーチップの主要な市場シェアを占めています。2 番目のカテゴリは、シリコン ベースのフィルム、化合物、および有機材料を含む薄膜太陽電池です。しかし、原材料の希少性や毒性、変換効率の低さ、安定性の低さ、その他の欠点により、市場で使用されることはめったにありません。3 つ目は、ラミネート型太陽電池を含む新しい太陽電池で、現在は研究開発段階にあり、技術が成熟していません。

太陽電池の主な原材料はポリシリコンです（単結晶シリコンロッド、ポリシリコンインゴットなどを製造できます）。製造プロセスには、主に洗浄と植毛、拡散、エッジエッチング、脱リンシリコンガラス、PECVD、スクリーン印刷、焼結、テストなどが含まれます。

単結晶太陽電池パネルと多結晶太陽電池パネルの違いと関係をここに広げます

単結晶と多結晶は、結晶シリコン太陽エネルギーの 2 つの技術的ルートです。単結晶を完全な石に例えるなら、多結晶は石を砕いた石です。物理的特性が異なるため、単結晶の光電変換効率は多結晶の光電変換効率よりも高くなりますが、多結晶のコストは比較的低くなります。

単結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は約18%で、最高でも24%です。これは全種類の太陽電池の中で最高の光電変換効率ですが、製造コストが高くなります。単結晶シリコンは、一般的に強化ガラスと防水樹脂でパッケージされているため、耐久性が高く、耐用年数は25年です。

多結晶シリコン太陽電池の製造工程は単結晶シリコン太陽電池と似ていますが、多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は大幅に下げる必要があり、その光電変換効率は約16%です。製造コストの面では、単結晶シリコン太陽電池よりも安価です。材料は製造が容易で、消費電力を節約し、総生産コストは低くなります。

単結晶と多結晶の関係：多結晶は単結晶に欠陥があります。

補助金のないオンライン入札の台頭と設置可能な土地資源の不足により、グローバル市場で効率的な製品の需要が高まっています。投資家の関心も以前のラッシュから、将来の発電所収益の鍵となるプロジェクト自体の発電性能と長期信頼性という本来の源泉に移っています。この段階では、多結晶技術は依然としてコスト面で有利ですが、その効率は比較的低いです。

多結晶技術の成長の鈍化には多くの理由があります。一方では、研究開発コストが高いままであり、それが新しいプロセスの高い製造コストにつながります。一方で、機器の価格は非常に高価です。しかし、効率的な単結晶の発電効率や性能は、多結晶や通常の単結晶には及ばないものの、価格に敏感なお客様の中には、選択の際に「競争に勝てない」という声もあるでしょう。

現在、効率的な単結晶技術により、性能とコストのバランスが取れています。単結晶の販売量は、市場で主導的な地位を占めています。

（4）バックプレーン

ソーラー バックプレーンは、太陽電池モジュールの背面に配置される太陽光発電パッケージ材料です。主に、屋外環境で太陽電池モジュールを保護し、光、湿度、熱などの環境要因によるパッケージングフィルム、セルチップ、その他の材料の腐食に抵抗し、耐候性絶縁保護の役割を果たすために使用されます。バックプレーンは太陽電池モジュールの裏面の最外層に位置し、外部環境と直接接触するため、耐高温・耐寒性、耐紫外線性、耐環境老化性、水蒸気バリア性、電気絶縁性などに優れている必要があります。太陽電池モジュールの耐用年数25年を満足する特性。太陽光発電業界の発電効率要件の継続的な改善に伴い、一部の高性能ソーラーバックプレーン製品は、ソーラーモジュールの光電変換効率を向上させるために高い光反射率も備えています。

材料の分類によると、バックプレーンは主に有機ポリマーと無機物質に分けられます。ソーラーバックプレーンは通常有機ポリマーを指し、無機物質は主にガラスです。製造工程により、主に複合タイプ、コーティングタイプ、共押出タイプがあります。現在、複合バックプレーンはバックプレーン市場の 78% 以上を占めています。二重ガラス コンポーネントのアプリケーションの増加により、ガラス バックプレーンの市場シェアは 12% を超え、コーティングされたバックプレーンおよびその他の構造的バックプレーンの市場シェアは約 10% です。

ソーラーバックプレーンの原材料には、主にPETベースフィルム、フッ素材料、接着剤が含まれます。PETベースフィルムは主に絶縁性と機械的特性を提供しますが、耐候性は比較的劣ります。フッ素素材には大きく分けて、絶縁性、耐候性、バリア性を備えたフッ素フィルムとフッ素含有樹脂の2種類があります。接着剤は、主に合成樹脂、硬化剤、機能性添加剤、その他の化学物質で構成されています。複合バックプレーンでPETベースフィルムとフッ素フィルムを接着するために使用されます。現在、高品質の太陽電池モジュールのバックプレーンは、基本的にフッ化物材料を使用してPETベースフィルムを保護しています。唯一の違いは、使用されるフッ化物材料の形態と組成が異なることです。フッ素材料は、複合バックプレーンであるフッ素フィルムの形で接着剤によってPETベースフィルム上に配合されます。コーティングバックプレーンと呼ばれる特殊なプロセスにより、フッ素含有樹脂の形でPETベースフィルムに直接コーティングされています。

一般的に言えば、複合バックプレーンは、フッ素フィルムの完全性により、優れた総合性能を備えています。コーティングされたバックプレーンは、材料費が安いため、価格面で有利です。

複合バックプレーンの主な種類

複合ソーラーバックプレーンは、フッ素含有量に応じて、両面フッ素フィルムバックプレーン、片面フッ素フィルムバックプレーン、およびフッ素フリーバックプレーンに分けることができます。それぞれの耐候性などの特性により、さまざまな環境に適しています。一般的に、耐候性は、両面フッ素フィルムバックプレーン、片面フッ素フィルムバックプレーン、フッ素フリーバックプレーンの順であり、一般的に価格は低くなります。

注: (1) PVF (一フッ化樹脂) フィルムは、PVF 共重合体から押し出されます。この成形工程により、PVDF（二フッ素化樹脂）コーティングのスプレーやローラーコーティング時に発生しがちなピンホールやクラックなどの欠陥がなく、PVF加飾層がコンパクトになります。したがって、PVF フィルム加飾層の絶縁性は、PVDF コーティングよりも優れています。PVFフィルム被覆材は、腐食環境の悪い場所で使用できます。

(2) PVF フィルムの製造過程で、縦方向と横方向に沿って分子格子を押し出すと、その物理的強度が大幅に強化されるため、PVF フィルムの靭性が向上します。

(3) PVF フィルムは耐摩耗性が高く、耐用年数が長い。

(4) 押し出された PVF フィルムの表面は滑らかでデリケートで、ローラー コーティングまたはスプレー中に表面に生じる筋、オレンジ ピール、微細なしわ、およびその他の欠陥がありません。

該当するシナリオ

耐候性に優れているため、両面フッ素フィルム複合バックプレーンは、寒さ、高温、風砂、雨などの厳しい環境に耐えることができ、通常、高原、砂漠、ゴビなどの地域で広く使用されています。片面フッ素フィルムコンポジットバックプレーンは、両面フッ素フィルムコンポジットバックプレーンのコストダウン商品です。両面フッ素フィルム複合バックプレーンと比較して、その内層は耐紫外線性と放熱性が低く、主に屋根や中程度の紫外線放射のある地域に適用されます。

6、 PV インバーター

太陽光発電の過程で、太陽光発電アレイによって生成される電力は直流電力ですが、多くの負荷は交流電力を必要とします。DC電源システムには大きな制限があり、電圧変換には不便であり、負荷適用範囲も制限されています。特殊な電気負荷を除き、DC 電力を AC 電力に変換するにはインバータが必要です。太陽光発電システムの心臓部となる太陽光発電インバータ。太陽光発電システムで発電された直流電力を、パワーエレクトロニクス変換技術により生活に必要な交流電力に変換する、太陽光発電所の最も重要なコアコンポーネントの1つです。