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。

まず、太陽電池の温度が75度にもなると書いている点。 これは相当に暑くて日差しが強い時の話であり、それでも75度にはなかなか達しない温度です。まぁ、75度にならないとは言えないので、これは大した問題ではありません。

次に温度係数について。 ここで取り上げている温度係数は最大電力の温度依存性ですが、これは理論的には解明できておらず、実験的に求めるだけのものです。それでもバラつきが大きく、有効数値を一桁確保するのも難しい時もあります。このニュースではHITの温度係数が-0.29%/℃から-0.258%/℃に改善されたということですが、有効数値が一桁取れない中で、あまり有意な改善には見えません。でも、まぁ改善されたのでしょう。

一番気に入らなかったのは次です。 記事では普通のシリコン太陽電池の温度係数-0.50%/℃より大幅に良いという主張です。確かに、HITの温度特性は普通のシリコン太陽電池より良いので主張は判ります。しかしシリコン太陽電池の温度係数の-0.50%/℃という値は「太陽光発電協会 表示ガイドラン（平成28年度）より「参考値：（1）結晶系シリコン太陽電池」を引用」と書いてあるのに、この表示ガイドラインを探してもそんな値はどこにもありません。しいて言えば下の表がありました。

この表に従えば、シリコン太陽電池の効率は冬場は定格より1割悪くなり、夏場は2割悪くなるということです。効率が低下する大きな原因は温度で、冬場と夏場では20度ぐらい気温は変わりますから、「-0.50%/℃」と言うことにしたのでしょうかねぇ。随分わかりにくい引用です。

既に書きましたように、太陽電池の効率の温度係数は理論的にも良く判らず、実験的にもバラついてなかなか確かめにくいものです。各社の太陽電池の温度係数をずっと知りたいと思っていましたが、太陽電池メーカーはなかなか温度係数を公表しようとはしませんでした。そこに、この記事でシリコン太陽電池の温度係数が「太陽光発電協会の表示ガイドライン」から引用したと書いてあったので、私は喜々として表示ガイドラインを調べたのですが、やはり書いてありませんでした。ガッカリです。

誤解しないで下さい。HITの温度特性が良いという点は十分認めています。ただ定量的にはまだはっきりしないと思っているだけです。で、パナソニックは数値をもっと慎重に扱って欲しいですね。

ついでに言うと、この記事では新しいHITでは75度の時の変換効率が普通のシリコン太陽電池に比べて46%も向上すると書いてあります。これもウソとは言えませんが、印象操作的で誤解を招こうとするような表現です。これについては、説明する気にもなれませんので省略します。

温度特性が良いというのはソーラーフロンティアのCISもそうですね。ソーラーフロンティアについて以前に言及しましたが、今回のパナソニックと共通する問題がありますので、次回説明します。

で、「所沢の日射量」と比較してみました。下図です。

青線が所沢の日射量に我が家の発電容量を掛けたもので、赤線が実際の発電量です。日射量は傾斜面日射量となっていますが、補正の詳細については確認していません。

これまで3年余りの運用で、図を見ればお判りでしょうが、実際の発電量（赤線）は基準（青線）より少し下回っています。基本的に実発電量は基準を下回る筈です。夏場の方が冬場より少し多めに下回っていますが、これは夏場はパネル温度が高いことの影響を表していると言えます。

実発電量の基準に対する比を全期間で平均しますと93%でした。基準より1割弱低かったことになります。パネル規格値はパネル温度が25度の時の値で、パネル出力は温度が20度上がると1割弱低下しますから、平均してパネル温度が45度ぐらいだったというところですかね。ちょっと高い気もしますが、それほどおかしい値でもないでしょう。

おもしろいことに先月の発電量は基準よりも多くなっていました。この現象は全期間を通して先月だけです。基準として比較している「所沢の日射量」というのは所沢での実際の測定値でなく、近くの測定値から推定している値ではないかと思います。従って、多少の誤差もあり、今回のように実測値が基準値を上回ることになったのでしょう。

少なくとも3年間を通じて特に劣化や問題は認められませんでした。満足！

• 気温18度で出力5.1kW
• 気温23度で出力4.9kW

これに更に以前示したデータも再度しまします。

• 気温15度で出力5.4kW

以上のデータから温度特性の傾向が掴めないかグラフにしてみました。ただし、温度は推定なので正確とは言えません。ごく大雑把な傾向をとらえる程度が関の山かと思います。

下がその図です。

図で青い丸は一部が東西に設置されている太陽電池を0.85倍した場合の出力4.18kWです。一方、茶色の菱形は上記に示した値です。この図を見ると、不可解と思ったデータもそれなりに温度依存の傾向を示しています。それを青い実線で示しました。これだと-0.5 から-0.6 %/℃ ぐらいの温度係数になっているようです。

そうすると25℃の標準状態での出力は図で見るとだいたい 4.8kW。推定定格の4.18kWより14 – 15 %上回ることになります。

確かに出荷試験のソーラーシミュレータと自然光との光スペクトルの差による違いから出力に誤差が出るでしょうが、14 – 15 % も出るとは思えません。そんなに誤差があれば出荷試験とは言えないでしょう。どうもやはりCISには光照射効果のようなものがあって、両方の効果でこれぐらいの誤差になっているような気がします。

温度係数についてはメーカーの言う -0.31%/℃ より少し大きくなっています。ただし、まだデータが頼りないので確証は持てません。

取りあえず図の直線を延長して夏場の出力を推定してみました。去年の経験から3kW台の後半と言うのは妥当な気もします。この辺りは今年の夏に更に検証していけるだろうと思います。

春は気温の変化が激しいので太陽電池の温度特性が良く見えてくる季節です。特に曇っている時に急に太陽が顔を出すと、パネル温度が低いままで日射が強くなり、定格（25度での出力）以上の出力を得ることも珍しくありません。

つい最近も定格を大幅に超える出力を得ることがありました。次の２つが典型的な例です。

• 気温18度で出力5.1kW
• 気温23度で出力4.9kW

この出力と温度の関係を考える前に、我家の屋根太陽光の出力に触れておきます。

太陽電池は東、南、西に分かれて設置されていますので、南向きに換算しています。

東：1.19kW、南：1.87kW、西：1.53kW

東、西には0.85をかけて合計する à 4.18kW

（一般的に東、西は南の85%の出力としているようです）

他の発電所との比較で微調整して　à 4.3kW

（屋根勾配は5寸、すなわち26.6度）

この換算が正しいかどうかは検討の余地がありますが、太陽電池の単純合計では4.59kW、半分以上が東、西向きで、設置角度も少し寝ています。

4.3kWでそれほど大きな誤差は無いだろうと思っています。

さて、ここで上の例を見てみますと、4.3kWどころか単純合計の4.59kWもかなり上回っています。

パネル温度が低いと出力は上がりますが、気温より下回ることは考えにくいので、25度より大きく下回っているとは考えにくい状況です。

どうも出力が大きすぎるような気がします。ソーラーシミュレータと自然光のスペクトルの差によるとしたら大きすぎるのでは・・・。

やはり光照射効果があるのでしょうか。

もう少し検討していきたいと思います。

まず「にゃんた」さんからコメントを頂き、そちらのデータを確認しましたところ、確かに低照度でCIS太陽電池の方がシリコン太陽電池より発電が高いことを確認しました。私のデータとは逆の現象ですが、このようなデータがあるので早計には結論を出さず、低照度特性についてはまだ不明ということにしておき、引き続き検討していきたいと思います。

温度特性についても補足します。

CISメーカーの温度係数を調べましたところ、-0.31%/℃。これだと確かにシリコン太陽電池より小さいのではないかと思いますが、シリコン太陽電池の温度特性を調べるとあまり明確でなく、-0.3 から-0.5 %/℃ぐらいにばらついていました。私の頭の中にあった値とちょっとずれていましたが、実感と資料の値がかなり違っており、温度特性についても継続して検討ということにしておきたいと思います。

以上のことから、今後もCISに限らず太陽電池についていろいろ勉強させてもらい、判ったことはまた報告させてもらおうと思っています。皆様でもお気づきの点や面白いデータがありましたら、ぜひお知らせください。私なりにいろいろ考えさせてもらえたらと思っています、答えが出るとは限りませんが・・・・。

さて、劣化の問題についてですが、

CISの劣化についてはまだほとんどデータが無いのではないかと思います。従って、劣化についての評判があること自体に疑問を感じてしまいます。

今、私がCISの劣化について気にしていることを2つ挙げておきます。いずれもセミナーでの聞いたことですが、パワーポイントで表示はされましたが、資料としては配られなかったものなので、手元にデータはありません。記憶をもとに説明しますが、記憶違いがあるかもしれません。

• まず、マイクロクラックについて

CISは薄膜太陽電池なので結晶系シリコン太陽電池に見られるようなマイクロクラックは発生しません。しかし、電池が部分的に死んでしまうというような現象は起こるらしく、そのEL試験像をセミナーで見たことがあります。手元に写真がないのが残念です。その時はあまり問題意識がなかったので、どのような状況で発生したのか、説明があったのか記憶にありません。像ではかなりの部分が黒くなってしまっていました。

• 北杜での実証試験

山梨県の北杜市では各社の太陽電池の動作試験が行われています。CISももちろん含まれています。北杜の実証サイトは平成22年から稼働しているようですが、CISは初めに光照射効果で効率が上がった後は、かなりはやい速度で劣化していたように思います。ただ、CISはトラブルでモジュールが入れ替えになり、データが3年分ぐらいしかなく、あまりはっきりしたことは言えなかったようです。

上記いずれもCISを使っている人にとっては不安を感じさせる材料ですが、とにかくまだ確証がないため、なんとも言えません。劣化の問題についても引き続いて勉強していきたいと思っています。

シリコン太陽電池出力電力の温度係数はメーカーによって結構ブレますが、大体マイナス0.7 – 0.8 %/℃ぐらいではないかと思います。これは、温度が20度上がると出力が15%ぐらい下がる割合になります。逆に、温度が20度下がると15％ぐらい出力が上がることになります。

また、太陽電池の出力定格は標準状態と言われる状態で規定されています。標準状態では太陽光の強さが1kW/m2、パネル温度が25度と規定されています。太陽光の1kW/m2という強さは、日本では太陽光の最も強い時に光に直角にあててやっと得られるぐらいの値です。

さて、

パネル温度は太陽光があたると気温よりも20 – 30度ぐらい高くなります。従って、強い光りがあたると出力は上がるのですが、温度の上がる分による減少分は相殺されてしまいます。しかし、3月や4月は気温が10度を切るような日があり、そのような日に曇りから急に陽がさすと、パネル温度が低いうちに日射が強くなり、一時的に大きなパネル出力を示すことがよくあります。これは皆さんも経験しているのではないかと思います。

今月、そのような日がありました。下の図がその日の出力推移を示しています。

図を見ればわかるでしょうが、最大出力が5kWを上回っています。図では数値が示されていませんが、記録では最大出力5.44kWでした。

当家の屋根太陽光は全部で4.59kW、但し、一部が東面、西面に設置されていて、南向き換算で4.3kWと考えています。つまり、この時の最大出力5.44kWはパネル定格より20%ぐらい上回ることになります。

パネルの定格出力を4.59kWと大目に見ても、最大出力は定格を18%上回っています。実際にはパネルには光は直角にはあたっていないので、本当は定格を20%以上上回ったのではないかと思います。気温は10度ぐらいあったのではと思いますが、5度だったとして標準状態より20度低いわけですから、CISの温度依存性がシリコン太陽電池と同じとしても温度が低いことによるパネル出力の上昇分は15%程度のはずです。しかし実際にはそれ以上、上回っていました。これを見るとどうもCISの温度依存性はシリコンよりも大きいのではないかということが疑われるわけです。

少なくともCIS太陽電池がシリコン太陽電池より温度依存性が少ないという印象は、私はこれまで受けたことがありませんでした。CISが温度に強いというのはどうも当てはまらないような気がします。

さて、次回はCIS太陽電池の劣化問題について触れたいと思います。

a-Si太陽電池はかなり大きな光劣化を示します。特に最初の光劣化が大きく、だんだん劣化速度は小さくなっていきます。もう良く覚えていませんが、最初の1か月で1割ぐらい、数年で3割ぐらい劣化したのではないかと思います。

このa-Si太陽電池の光劣化の特徴は、「熱によって回復する」という点にあります。劣化した太陽電池に100-150度ぐらいの熱を加え30分ほどおいておくと、劣化は8-9割がた回復したと思います。ここまでの温度を加えなくても、数十度でもそれなりに回復したと思います。

さて・・・・・、

a-Si太陽電池は光劣化するために定格を決めるのが問題でした。しかし前述のように劣化は最初がきついだけで、時間とともに止まってきます。このため、a-Si太陽電池の定格は、初期の光劣化後の値を使うようになりました。

一方、太陽電池は強い日射の下ではかなり温度が上昇します。夏の日差しの強い日には70度ぐらいにまで上昇します。通常、高温では太陽電池の特性は低下しますが、a-Si太陽電池の場合、熱による劣化の回復現象が同時に起こるので、見かけ上、温度による特性低下が少ないように見えます。これが、a-Si太陽電池は熱に強いと言われる背景です。

熱に強いという表現はあまり正確でないような気もしますが・・・・。

ところでHIT太陽電池も熱に強いと言われています。おそらくa-Siを使っているからでしょう。しかし、HIT太陽電池は結晶シリコンとa-Siのハイブリッドになっているので、a-Si太陽電池と同じ振舞いをするのかどうか良く分かりません。また、メーカーもそこのところはあまり正確には説明していませんが、熱には強いとは言っています。

もし、HIT太陽電池がa-Siと同じような特性を持つのなら、光劣化現象があり、定格は劣化後の値なのでしょうか？？？　そうすると初めの変換効率はかなり高い？？？　まぁ、そんなことはないでしょうね。