ホットスポット現象は、太陽電池の中の特定のセルが異常発熱する現象です。太陽電池の中に何らかの理由で発電電流小さくなっているセルがあると、他のセルからそのセルの発電能力以上の電流を流しこもうとするために起こります。要するに、電流の小さいセルはもはや発電セルではなく、外から流し込まれる電力を消費して発熱するセルになっているわけです。

ホットスポットが起こる理屈はややこしいので・・・、

例えば太陽電池に葉っぱなどがのってしまうと、その下にあるセルは影になって発電能力が下がります。そうすると、上記で述べた発熱現象を引き起こしてしまいます。

従って、ホットスポットというのは正常なモジュールでも葉っぱのような外的要因で引き起こされてしまうのです。しかも異常加熱を起こすので、最悪の場合、火事になるかもしれません。このためにホットスポットを起こしても、異常が起きないか調べることは認証試験では必須となっています。

試験方法は比較的簡単です。ホットスポットを強制的に起こして耐久性を調べればよいのです。

太陽電池を短絡状態にしておいて、光を照射します。この時、故意に一部に影を作ると、その下のセルはホットスポット状態になります。その状態で５時間光を照射し続け、ホットスポットによる過熱状態を続けます。その結果、異常が生じたりIVカーブが歪んだりしなければ合格です。

この試験は太陽電池の特性を測るわけではないので、ホットスポットを生じさせるための光源は別にソーラーシミュレータでなくても構いません。光強度で確か0.7kW/m²の一様な光であれば使えます。このためホットスポットの試験は比較的容易に行うことができます。

その他、認証試験においては、暴露試験や機械強度の試験、温湿度試験などいろいろ行われますが、それらは大体言葉から想像できるようなものなので説明は省略します。

ほとんどの太陽電池はこの認証試験を受けて合格したモジュールです。しかし、現在決められている認証試験は２０年以上使う電池の試験方法としては甘いという声もあり、メーカーの方で更に過酷な試験を課しているところもあります。

多少高くついても、そういうところからモジュールを買う方が安心できますね。

まず、降雹試験について。

これは言葉の通り雹に対する強度を調べるもので、雹の代わりに氷の球を用います。通常、直径25mmの氷の球をモジュールに当ててダメージを受けないか調べます。従って、試験機関は氷の球を作る道具と、球をモジュールに狙ってあてる氷銃のようなものを持っています。氷の球なので、自然の雹よりはずっと固く重いと思います。モジュールにあてる速度も23m/sと高速で、まさに銃で撃つ感じです。しかも直径25mmですからかなりの衝撃です。この降雹試験での耐久性があれば、普通の雹など十分に耐えることができるでしょう。

認証試験は上記のように氷の球で行いますが、上記のような道具が無い場合は25mmの鋼球を1mの高さから落として強度を調べる方法も降雹試験の代わりとして定義されています。1mの高さからでは36m/sにはなりませんが、鋼球は氷球よりずっと重いので同等とみなしているようです。

氷の球はモジュールの何箇所かにあて、異常がないかどうか調べます。これは主に表面のガラスの強度の試験のようなものですが、ガラスの破損などなくても、目に見えない断線やクラックなどが発生している可能性がありますので、目視検査とともにIVカーブ特性に異常がなければ合格となります。

さて、次回はホットスポット試験です。

まず電気特性を測定として、いわゆる標準状態でのIVカーブ測定はもちろん、絶縁試験や温度係数の測定なども行われます。これらは基本的な特性を知るためです。

その上で信頼試験のようなものが行われます。次のような試験です（名前は私が適当につけているので、正式な名称かどうかは自信ありません）。

• 紫外線照射試験
• 温度サイクル試験
• 凍結試験
• 温湿度試験
• 荷重試験
• ひねり試験
• 降雹試験
• ホットスポット試験
• 端子引っ張り試験

これら全ての試験を一つのモジュールに対して行うのではなく、3つのグループに分けてそれぞれで異なった組み合わせで試験を行っています。

いずれの試験も厳しいですが、温度サイクル試験はかなり厳しい試験に属するのではないかと思います。これについて少し紹介します。

太陽電池の温度サイクル試験では、モジュールにマイナス40度からプラス85度の温度サイクルを200回加えるもので、太陽電池モジュール内部で熱膨張と収縮が繰り返されるため、弱いものはセルの配列がズレたり、配線が外れたりしてしまいます。昔はそういうモジュールもありました。最近はメーカーも経験を重ね、そのようなモジュールは無くなってきているようです。

尤も、この程度の温度サイクルでは不十分だとして、もっと温度幅の広い熱サイクルを、もっと多サイクルかけて耐久試験を実施しているメーカーもあるようです。確かに、200サイクルでは20年の耐久性を判断するには少し物足りないような気もします。この辺りを確かめると、そのメーカーの信頼性に対する取り組み姿勢を知ることができるでしょう。

次回は、太陽電池特有の試験について少し触れます。

一般的に太陽電池は20年以上持つと言われていて、20年の保証をしているメーカーもありますので、それなりに安心できるものだろうという想像はできます。しかし、もう少し信頼性を評価できるものは無いのでしょうか。

品質や信頼性の試験については昔からいろいろと考えられてきました。その結果、国際的に太陽電池の認証試験と言うものが決められ、日本ではJISにも導入され、JETと言われる公共機関が認証試験を実施しています。

各メーカーも独自に品質や信頼性の試験を行ったりしていますが、多くはこの国際的に決められた認証試験の方法を使うか、それをベースに作った独自の試験を行ったりしているようです。

では、この国際的な認証試験とはどのようなものでしょうか。少し紹介したいと思います。

まず、全般的な話ですが、

太陽電池の試験方法は様々なものが決められていますが、これらを更に組み合わせて総合試験をする手続きも決められています。この総合試験が認証に使われる試験で、とても大がかりなものです。日本では前述のJETがこの認証試験を行っています。

太陽電池パネルを認証してもらうには、メーカーはパネルを10枚用意してJETに持ち込み、JETではそれらを約3か月かけていろいろな試験を行い、全てをパスした場合に認証を与えます。大がかりなのでコストも3百万円ほどかかります。これほどのコストで全ての種類のパネルを全て認証すると莫大な費用になってしまいます。

しかし、この認証は型式認証と言って、いったん認証を受けると、認証を受けたパネルと同様の構造、製造方法のものは、定格が異なるものであっても同等とみなされ、全て認証されることになっています。但し、メーカーは品質試験を受ける前に、認証を受けるパネルの構造や製造方法、品質管理方法をあらかじめJETに報告し、承認されていなければなりません。その後、認証試験が行われます。認証を受けた後も、JETはいつでもメーカーに立ち入り、品質管理を適正に行って認証に適合したパネルを作っているか検査できる権限を持っています。

いわゆる発電に使われるパネルは大抵この認証を受けているはずです。日本だと前述のJET、アメリカならUL、ドイツならTUFのマークがあれば認証を受けていることを示しています。これらがあればまず安心と思ってください。

さて、次回は具体的な試験内容について少し紹介したいと思います。