最近の太陽電池はセルの厚みが薄くなったせいか、マイクロクラックによる性能低下が起こるようになりました。マイクロクラックとは僅かなクラックで目には見えないものの、場合によっては太陽電池の性能を大きく引き下げる恐れがあります。メーカーでは出荷時にEL検査を行ってマイクロクラックのあるモジュールの出荷を防止するところも多くなりました。

一方で、出荷時にマイクロクラックが無くても輸送時や設置時に、また設置後にマイクロクラックが発生するという説もあります。その典型として、設置工事時に人がモジュールに乗りマイクロクラックが発生するという話もありますが、私はこれは少し疑わしいなと思っています。確かにモジュールに人が乗るとマイクロクラックが発生しそうですが、これを確かめた事実は無いと思います。

そもそも、マイクロクラックが発生していても電極が切れていなければ特性の低下を起こすわけではありません。従って製造時にマイクロクラックがあったとしても、出荷検査で完全にチェックするのは困難だと思います。

一方、モジュールはEVAという樹脂で太陽電池セルを封止していますが、その際にかなりのストレスを発生する可能性があります。製造時にこのストレスを逃がさないと、あの強化ガラスが反り返ったり割れてしまったりするほどです。

また、EVAの熱膨張率はシリコンや金属より遥かに大きいので、設置後の温度サイクルで膨張/収縮のストレスを繰り返し、例えばインターコネクタが外れてしまったりします。インターコネクタの接続不良や断線は、もともと接続が弱かったこともあるでしょうが、EVAからのストレスで加速されて起こります。

従って、出荷時にはセル特性に影響を与えないような僅かなマイクロクラックでも、EVAからのストレスでクラックが進み、セル特性を損ねるようなクラックになることは十分に考えられます。確かめた訳ではありませんが、EVAからのストレスの方がパネルに乗って与えるストレスよりずっと大きいのではないかと思っています。

このようなことからパネルに乗ってマイクロクラックが発生するという考え方には疑問を持っている訳です。もちろん、パネルに乗ってマイクロクラックが起こる可能性はありますが、パネルに乗らなければマイクロクラックが起こらないと安心することできません。

最近の太陽電池はセル厚みが薄くなり、基板品質もギリギリのところで作っているため、昔のものよりマイクロラックが起こりやすくなっていると思います。設置したパネルが経年のストレスでクラックが進み、急に出力が低下するなどということがあり得ないとは言えません。

設置したからと安心せず、出力の状態を頻繁にチェックして異常がないか確かめていくことが望まれます。
マイクロクラックのEL像（環境ビジネスより）

• 「スネイルトレイル」を防ぐには

記事の中でいくつかの対策が指摘されていましたが、最も可能性が高いと指摘されている方法は封止材EVAの改良でした。可能性が高いというのはコストの面からで、EVAの改良もコストアップになるようですが、他の方法に比べ影響が小さいようです。たしかPID対策もEVAの改良だったような気がしますが、その辺りが一番実現性の高い解決方法なのでしょう。私自身は基板の高品質化も有望だと思っていますが、この記事では取り上げられていませんでした。

スネイルトレイルの出現環境を再現し、スネイルトレイル対策の評価をする方法も考えられているようです。こういう環境が充実してくれば、対策が考えやすくなるでしょう。今後、パネルメーカーがどのように対策をとるかはまだはっきりしませんが、このように前向きな姿勢が出てきたことは喜ばしいことです。

スネイルトレイルと言うのは最近のパネルに見られる現象で、あまり経験がありませんので情報が不足しています。取りあえずは出力にあまり影響がないため、メーカーは対応に後ろ向きです。しかし設置後１年やそこらで発現していて、今後何年も経つと出力に大きく影響が出てくる可能性は高いと思います。マイクロクラックが関係しているとなると、何年もの間に繰り返される温度サイクルでクラックが成長し、急に出力が低下するということも十分に考えられます。

スネイルトレイルの可能性のあるパネルを設置してしまったら、ユーザーはもう防ぎようがありません。しかしスネイルトレイルが出て来ただけではメーカーに補償は要求できません。とにかく出力が下がらないか見ているしか仕方ありませんが、出力が下がったとしても、それがスネイルトレイルのせいかどうかは簡単には判りません。スネイルトレイルが原因していると判っても、それがメーカーの製造責任だと言うのがまた難しいでしょう。

ネガティブな妄想ばかり続きましたが・・・、厄介ですね。

私の野立ての発電所にも少しスネイルトレイルが見られるため、大変気にしています。とにかく出力のチェックだけはしっかりやっています。

カメレオン発光体とはあまり聞かない言葉ですね。これは紫外線を吸収して赤色光に変換する材料のようです。紫外線とは非常にエネルギーの高い光で、これを赤色光に変換すると2倍の量になります。もう少し詳しく言えば次のようになっています。

光には粒子としての性質があり、太陽電池は半導体に光の粒子が当たって電子をはじき出す性質を利用しています。この時、一つの光の粒子からは一つの電子しかはじき出せません。一方、紫外線の粒子が一個あたり持っているエネルギーは赤色光の粒子一個より2倍以上のエネルギーを持っています。残念ながら半導体太陽電池では、紫外線が当たっても赤色光が当たっても一つの光の粒子から一つしか電子をはじき出せないので、紫外線ではエネルギーを損していることになります。

そこで「カメレオン発光体」を使うと、紫外線の光粒子を吸収してそのエネルギーをうまく変換し、２個の赤色光の粒子を生み出すようです。太陽電池には２個の赤色光粒子が当たるので、２個の電子がはじき出されるわけです。

多分、「カメレオン発光体」を使った太陽電池は、光にあたると赤っぽくなるのでしょう。

従って「カメレオン発光体」を使えば紫外線の部分については2倍の変換効率になり、全体としても2%の効率向上になるようです。

この試みの良いところは「カメレオン発光体」をEVAに導入しているところです。EVAは太陽電池をガラスと裏面フィルムの間に封着するのに使う材料なので、今の太陽電池の構造のままで「カメレオン発光体」を利用できます。

開発された「カメレオン発光体」のコストや安定性についてはまだ判らないので、今は可能性としか言えませんが、このような形での効率向上もありそうです。