報告書番号

Q16013

タイトル（和文）

太陽電池性能の経年劣化予測技術の開発（１）―41ヶ月間使用の太陽電池劣化状態の分析―

タイトル（英文）

Prediction of reliability and durability in photovoltaic modules (1)- Analyses on degradation of modules utilized in 41 months -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
電力系統の安定運用のためには、大量連系された太陽光発電（PV）の出力現況値を正確に把握する必要がある。当所では、各種太陽電池モジュールを赤城試験センターに設置して、これらの屋外実測データの分析を元に、PV出力把握のための要素技術を開発してきた[1]～[3]。PV出力把握の更なる高精度化に向けて、経年劣化等による初期定格値からの出力低下量を予測する技術が必要になっている。
目 的
太陽電池性能の経年劣化予測技術の開発に向けて、屋外の実使用状態で41ヶ月間運転した太陽電池の発電性能データを蓄積する。併せて、文献調査から抽出した太陽電池の主要な劣化要因が発電性能に与える影響をシミュレーション評価する。
主な成果
1. 太陽電池発電性能の経年変化の屋外実測評価
5社のメーカの計72枚の結晶シリコン太陽電池モジュールを設置後41ヶ月間に亘って屋外で実使用して、熱画像の撮影による定期点検と併せて発電出力を計測した。
 A社製太陽電池では、熱画像の撮影でホットスポットが検出されたモジュールがあった（図1(a)）。さらに、動作電圧が初期値の10％以上低下したモジュールも確認された（図1(b)）。しかし、ホットスポットが検出されたモジュールでは性能の経時変化はほとんどなかった。
 A社製以外のモジュールでは、設置後41ヶ月間に、動作電流と動作電圧が共に最大で初期値の5％程度、動作電力が10％弱低下した（図2）。
2. 太陽電池の内部不良が発電性能に与える影響のシミュレーション評価
太陽電池モジュールの主要な劣化・故障要因を文献調査して整理し、シリコン結晶の割れ、電極の剥離などに伴う内部抵抗の増加、封止の劣化などによる絶縁抵抗の低下について、それぞれの発電性能への影響をシミュレーションした。その結果、屋外実測で得られた低下率5～10％について、これらそれぞれの要因ではどの程度の劣化が進んだ状態であるかを想定してシミュレーションから例示した（表1）。
今後の展開
屋外実使用での発電性能の経年変化の実測を継続し、文献調査に基づくシミュレーション評価の高度化と併せ、太陽電池性能の経年劣化予測技術を開発する。

概要 （英文）

Degradation of photovoltaic modules utilized outdoor in several years was analyzed from practical operation data and computer simulations. We have obtained outdoor operation data of 72 photovoltaic modules made by 5 manufacturers in 41 months. Selecting primary degradation modes from literature survey, how these affect the photovoltaic module performance was discussed with computer simulations. As a result, internal degradation was suggested in the modules utilized in several years because the measured degradation rates up to 5% were comparable to those estimated from computer simulations assumed degradation to be relatively significant in practical use.

報告者

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