太陽電池と言えば結晶系シリコンが主流で、CISはマイナーな存在ですが、90年代からそれなりに使われていました。初めの頃はヨーロッパの技術が進んでいましたが、今では日本のソーラーフロンティアがトップメーカーですね。

そのソーラーフロンティアが、同社の持つ世界記録を更新したわけで、めでたい話です。そこは良いのですが、この記事のタイトル、何も知らない人が読むと、全種類の太陽電池の中で世界最高を達成したように思うでしょうね。これはあくまでCIS太陽電池の中での話であって、太陽電池としては結晶シリコン系やGaAsの変換効率の方が上です。記事をよく読めば「CIS太陽電池の中で」となっていて判りますが、そこまで読む人は少数派でしょう。紛らわしいですね。

で、この効率は1cm2のセルでの話です。このレベルだと、モジュールの生産段階になると20%を超えるのは難しいのじゃないかな。まぁ、それでも結晶系シリコンに近い効率を達成していますので、あとはコストを押さえることができれば利用価値はあるでしょう。

パネルメーカーは総じて苦しい中で、ソーラーフロンティアは頑張っているようです。

ただこのプレスリリース、ちょっと紛らわしいですね。

同社の太陽電池はCISという特殊な種類のもので、日本ではソーラーフロンティアしか製造していませんし、世界を見ても少数派です。そのCIS太陽電池で同社はカドミウムを使って効率向上を行ってきたのですが、この度カドミウムを使わないで世界最高を達成することができたということらしいです。

そこまでは良いのですが、その結果として「数ある太陽電池技術の中でも特に環境特性が優れており、カドミウムや鉛などを使用することなく省資源で高い変換効率を実現しています」という結論になっているのが気になります。普通のシリコン太陽電池はカドミウムなんて使っていませんからね。また鉛は太陽電池に使われているというより、配線のはんだ付けで使われる可能性があるというだけで、シリコン太陽電池でも最近は鉛フリーになってきています。

「環境特性が優れており」というのはどういう意味でしょうね。カドミウムや鉛の話でなかったら、同社が得意としている温度特性や影特性の話でしょうか？　このプレスリリースからはそのように読み取るのは難しいですね。むしろ他の太陽電池がカドミウムや鉛を使っているという印象を与えています。

プレスリリースでこのような紛らわしい表現をするのは感心できません。あわよくば読者に誤解を与えようという下心が感じられます。このプレスリリースを読んだ人はどのような印象を持つのでしょうか。私の見方が歪んでいるだけなのでしょうか。

PVJapan2018に行ってきました。そこで「太陽電池の湿度特性」なるものを見つけたのですが、その前にこの展示会の全体的な印象を。

まず、展示会全体が貧弱になったような気がしました。出展数が減っていることもありますが、各ブースの作りも安っぽくなっていました。昔はバッグをおまけでくれたのですが、今年はそれもめっきり減っていました。ケチっぷりが顕著で、昨今の太陽光市場の減退ぶりをよく表していると思います。シャープは今年も出展していませんでした。

新しい情報もあまりありませんでした。太陽電池で比較的熱心な説明をしていたのはパナソニック。細かいインターコネクタの改善の話をしていましたが、私には新鮮でした。パナソニックではセルの強さを示すために、力を加えて歪ませているところが展示されていました。品質の良い結晶だからできるのでしょうけれど、これならスネイルトレイルは起こらないだろうなと感心しました。

また、パネルのガラス表面のエンボスを強くして、反射光抑制しているパネルをいくつか見かけました。昨今、反射光によるトラブルが聞かれる影響でしょうね。

で、 そんな中で「太陽電池の湿度特性」と書かれてある説明パネルを見つけました。「何じゃ、そりゃ？」と思って見ると明らかに「温度特性」の間違い。この会社の太陽電池は、結晶シリコンの太陽電池より温度特性が良いことを売りにしているので、その説明をしているだけでした。それにしてもこんな間違いするかなぁ・・・。カメラを忘れたので証拠を取ることはできませんでしたが。

傍にいた係員に間違いを指摘しておきましたが、後で見に行ってもそのまま。この会社の太陽電池を私も使いましたが、その時に何となくユーザーを馬鹿にしたような態度が気になりました。今でも変わっていないのですねぇ。多分、三日間そのままにしておくのでしょう。

太陽光発電がブームの時ならこういう失態も無かったのかもしれません。とにかく全体的に寂しい展示会でした。

ソーラーフロンティアがCIGSで22.9%の世界最高効率を達成しました（薄膜太陽電池セルで世界最高、効率22.9%を達成）。面積は1cm²と小さいので、モジュールにした時にどれぐらいの効率になるのか気になります。19%ぐらいですかね。

CIS系の太陽電池は光照射効果といって、実日照下の効率が室内検査の時の効率より良くなる性質を持っていますから、上記のセルも実日照下ではもう少し効率が良いのだと思います。昔は光照射効果で10%ぐらい実効率が上がりましたが、その後、室内検査方法を変えたのか、光照射効果による効率向上は5%ほどになってしまいました。従って上記のセルの実効率は24%ぐらいなのかなと思います。

CIS系太陽電池の魅力は上記のように10%ほど効率が上がるところにありましたが、5%になってしまうとややその魅力が色あせますね。一方で、効率自体はシリコン太陽電池より落ちるので、面積が限られたところに使うのは不利になります。従って住宅屋根のようなところに設置するには不向きかもしれません。

このような理由から、私は発電効率の絶対値は重要だなと思うようになりました。CISの効率は光照射効果があるとしても、まだシリコン太陽電池に負けていますね。シリコン太陽電池もずいぶん安くなっていますから、コストパーフォーマンスで勝つのも難しそう。

CIS系も頑張ってはいますが、あと1-2割効率が改善して欲しいなと言うのが私の感想です。

ソーラーフロンティアは宮崎工場を停止して、従業員は希望退職と配置転換で対応するそうです。希望退職は1割で50人ということは全体で500人ほどの工場だったのですね。生産は主力の国富工場(700MW)に集約するらしいですが、ここも合理化を進めないと価格競争は厳しいようです。

ソーラーフロンティアはCIS太陽電池で、シリコン太陽電池より効率は少し劣りますが、コストパーフォーマンスが良いので根強い人気があります。そのため、今の太陽電池不況の中でも頑張れているのだろうと思っていましたが、ここも厳しいというのは寂しい限りです。CISも最近は20%を超える太陽電池が研究開発では報告されていて、シリコン太陽電池と張り合えるかなと言う期待もありますが、ソーラーフロンティアはそこまで頑張れるでしょうか？

CISは不可解なところもありますが、面白い太陽電池なので、何とか頑張ってほしいところです・・・。

ソーラーフロンティアの新しいパネルは少し効率が向上しました（変換効率が15%台のCIGS系太陽電池製品、発電量で“多結晶Si超え”も）。SFKシリーズの185Wパネルは効率が15.1%になったそうです。多分、この効率はモジュール効率（パネル全体での効率）だと思います。今のパネルの効率は14.2%らしく、かなり改善されましたね。

ソーラーフロンティアの太陽電池はCIGS型で、このタイプは効率の温度による低下がSi太陽電池より少ないと言われています。ソーラーフロンティアの話ではSi太陽電池の0.41%/℃に対してCIGS太陽電池は0.31%/℃ということです。太陽電池の効率は25度で測られているのに対し、実際の動作では40度ほど上がりますから、
Si太陽電池：　　0.41 ×　40 = 16.4%
CIGS太陽電池： 0.31 ×　40 = 12.4%
つまり、CIGS太陽電池は温度上昇による効率の低下がSi太陽電池より4%少ないことになります。15.1%のうちの4%ですから0.6% 程度の違いですが、それでも多結晶太陽電池よりも良くなることになったそうです。

CIGS太陽電池の効率の話を聞く時はいつも気になるのですが、この効率は光照射前の数字なのでしょうかねぇ。CIGS太陽電池は光照射によって効率が5%ほど向上する現象があります。従って、上述の効率が光照射前の値であれば、今の製品でも光照射効果で多結晶より効率が良くなることになります。

効率向上は良い話なのですが、ソーラーフロンティアにはこの辺りの説明をしっかりして欲しいと思っています。

これによるとCISはシリコン太陽電池に比べて高温での特性低下は約5%少ないとなっています。パナソニックよりは良心的な表現ですね。それよりそこで使われている数値を見ると、シリコン太陽電池の温度係数は-0.41%/℃となっています。パナソニックの言う-0.5%/℃とは少し食い違っていますね。温度係数の精度とはこの程度のものです。これが私の言う「有効数字を一桁確保するのは難しい」ということです。

一方、CISの温度係数は-0.31%/℃となっています。そうすると温度特性が一番良いのはHIT（-0.258%/℃）、次にCIS（-0.31%/℃）、そしてシリコン太陽電池（-0.41%/℃または-0.50%/℃）、ということになりますね。多分、この順番は正しいのでしょうが、細かい数値は信頼できません。

私はCIS太陽電池を自宅屋根に設置しています。発電状態の確認のために近くに設置されているシリコン太陽電池といつも比較しています。もう3年にわたって比較していますが、CIS太陽電池とシリコン太陽電池はこれまでずっと同じような発電をし、夏場にCISが良くなるような現象は見られませんでした。私の持っているデータではシリコン太陽電池とCISの温度特性は変わりません。温度特性の話と言うのは、その程度のものです。

パナソニックについても知りたいなとは思っていますが、使えるデータが無くてできないいのが残念です。

この5日間の間で最大発電は5.25kWでした。屋根に乗っている太陽電池は定格で4.59kWです。東西南に分かれていて、実質的には南向き換算で4.3kWほどです。つまり実質定格4.3kWの太陽電池で5.25kWほど発電していることになります。

太陽電池は温度が下がれば発電能力は上がるので、定格より多く発電することはあり得ます。ソーラーフロンティアの公称の温度係数では10度下がると3%ほど発電能力が上がると言うことです（「実発電量」が高いCIS太陽電池）。

我が家の屋根で得られた5.25kWは4.3kWに対して22%も上がっていますので、ソーラーフロンティアの公称に従うと、なんと70度も温度が下がっているということになります。パネルの定格出力が測られる25度から70度温度が下がっているとすると、マイナス45度になっていると言うことになります（笑）。 4.3kWの代わりに南向き換算前の定格4.59kWで計算しても、5.25kWに対し14%アップで、45度ぐらい下がっていることになり、マイナス20度ぐらいになっていることになります。
どひぇーーー、屋根は凍っているのかぁーーー、ありえなぁーーーい。

まぁ、ソーラーフロンティアはコストパーフォーマンスが良いのかもしれませんが、この辺りのアカデミックな説明が弱いのは難点ですね。

で、私はやはり、「CISは温度特性が良い」ということを疑っています。また、「CISは劣化が少ない」という話も聞きますが、同様にこれも怪しいと思っています。

やっぱり太陽電池は付加価値の低い製品なのですね。数年前から中国に大量生産で低価格攻勢をかけられて、その傾向が出ていました。パナソニックのHITのように、何とか高付加価値化で対抗できて欲しいなと思っていましたが、ソーラーフロンティアも高効率化と超軽量太陽電池で対抗してきました。

これまでソーラーフロンティアは結構強気だったような印象があったのですが、普通のパネルでの対抗は難しかったのですね。新戦力として出される超軽量太陽電池はステンレス薄板上に作ったもののようです。

ガラスを使うのに比べてステンレス薄板は高価で、しかもCIS特有の集積型の太陽電池を作るためには絶縁膜形成などの処理しなければなりません。また、軽量化のためにカバーには樹脂製フィルムを使うようですが、対候性のある樹脂は高価になると思います。

新しい太陽電池は厚みが1.5mmで重量は1/3になり、超薄型・軽量化には成功していますが、かなりのコストアップになりそうな気がします。高付加価値化でコストをカバーしたいところですが、CISは効率で結晶Si系に負けていますから、あまり高い設定にはできないでしょう。

このような超薄型、超軽量太陽電池は昔から期待されてきましたが、高いお金を払ってまで使える市場がどれだけあるのかまだ良く判りません。少し高いぐらいなら良いのでしょうが、今の太陽電池はかなり安くなっていますので、難しいのではないでしょうか。2019年に市場投入のようですが、どれぐらいの価格になるのか興味深いところです。

この記事では前にソーラーフロンティアが達成した20.9%セルの技術でモジュ―ルを作り18.3%のモジュ―ル効率を達成したことになっています。単純にこの比率で考えると、今回の22.3%のセルからはモジュールの変換効率で20%ぐらいが達成できると見られます。

他の太陽電池はどうかも調べてみました。少し前のパナソニックの記事が参考になります（パナソニックが太陽電池モジュ―ルで変換効率22.5%）。モジュ―ル効率で22.5%ということですから、やはり結晶シリコン太陽電池の方がCISより優れているようですが、これは結晶シリコンの中でも効率の良いHIT太陽電池での値です。通常の構造の結晶シリコン太陽電池ではもう少し低くなるので20%ぐらいかなと思います。とにかく、CISもかなり結晶シリコン太陽電池に肉薄してきたなという印象を受けます。

もう一つ、「光照射効果がどのように関係するかわからない」と昨日のブログで書きました。

ソーラーフロンティアの記事を読むと、22.3%を達成したのは透明導電膜の光透過度と活性層の光吸収率を上げたことによると説明しています。このような光学的性質はあまり光照射では変化しそうな気がしません（あくまで想像です）ので、そうすると光照射効果による効率向上はまだ期待できそうな気もします。

このことについては本当にソーラーフロンティアに説明してもらいたいところですが・・・、あまり期待できないですかね。