成果報告書詳細
管理番号20090000000085
タイトル*平成20年度中間年報 太陽光発電システム共通基盤技術研究開発 太陽電池評価技術の研究開発
公開日2009/7/30
報告書年度2008 - 2008
委託先名財団法人電気安全環境研究所
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー技術開発部 太陽電池グループ
和文要約近年,新たな材料を用いた太陽電池やこれまでと異なる構造の太陽電池,高性能な太陽電池など新型(色素増感,有機薄膜,高性能,多接合,CIS系,化合物など)のものが活発に開発されてきている。これら新型の太陽電池は,従来の太陽電池と比べ発電特性が大きく異なるため,従来の評価技術で対応することが出来ないという課題がある。また,高精度な基準セルや基準モジュールの供給及び大面積モジュールの評価,各種モジュール性能の実力評価も求められている。一方で,商品寿命の長い太陽電池およびシステムの長期信頼性に関する評価手法が確立されておらず,各方面から長期信頼性に関する規格化や試験方法の確立が要求されている。本開発研究では,20-30 年の屋外暴露に相当する寿命評価試験方法の確立に向けた劣化要因の特定等を目標にする。●この目的の達成に向け,平成20年度は,実フィールドにおけるモジュールの劣化状況を求める暴露試験とともに,モジュールの互換性に必要な実証試験および机上検討を実施した。●先に示した曝露試験は,国内5サイト(北見,鳥栖,宮古島,銚子,宮古島海岸)で継続するとともに気象観測等を実施し,実フィールドにおけるモジュールの出力変化等の状態を詳細に見るために,暴露試験に供した約200台のモジュールをJETに持ち込み,外観観察,出力測定,絶縁性能試験等の定期評価を実施した。さらに,平成18年に新たに暴露試験に追加した製造段階に予め不良要素を付加したモジュールに対し,認証試験規格であるIEC61215 Ed2.0に追加になった「湿潤漏れ電流試験」を定期評価に追加した。この試験の結果は,バックシートレスモジュールの2台中2台,その他不良付加モジュール5種,各2台,計10台中5台,にあっては試験規格値を逸脱する結果を得た。一方,暴露試験における限られたサンプルの種類,数量,試験場所,補間することを目的として実施した大規模太陽光発電システムの調査中,国内調査にあっては,南海型気候区,九州型気候区を中心とした13箇所,述べ17000台,2700kWの太陽光発電システムの調査を実施した。さらに,我が国の気象条件を超える年間気温差を示すモンゴル国,韓国の5箇所,述べ3000台のモジュールの調査を実施した。これらの調査によって,国内では述べ4万台,海外では約6千台に及ぶデータの蓄積が出来た。●互換性標準:太陽電池アレイを設置し長期間経過後のモジュールの破損した場合には,他のモジュール(異種モジュール)を組み合わせアレイを構成することが考えられる。しかし,出力性能が異なるモジュールを挿入した場合には,短絡電流Isoの小さなモジュールに逆電圧が発生し高温となり,発煙・発火に至る可能性がある。そこで,本研究では,先に 述べた逆電圧を防止するためのバイパス素子が動作しなくてもモジュールの安全性が保たれ,かつ,ある程度の発電量が確保できるモジュール性能(Iso,Voc)の組み合わせを明らかにすることを目的に,実証試験,シミュレーションを実施した。この時,実証試験は,4機種のPCSに対する日射急増時のPCSのMPPT動作に関する基本動作の解析を実施し,3機種のPCSに対する解析を終了した。一方,シミュレーションにあっては,先の1機種のPCSの解析結果から,PCSのMPPTの動作とともに,異種モジュールを組み入れた場合のアレイ出力特性を再現し,逆電圧領域に入る事例を見出した。
英文要約The current development research aims to identify degradation factors in order to establish test methods for the long-term endurance test equivalent to 20-30 years during outdoor exposure. To achieve this aim, JET performed exposure tests on actual on-site fields to check the degradation status of modules, and conduct the verification tests and simulation necessary for the compatibility of modules in FY 2008. For the endurance tests performed continuously at 5 sites in Japan (Kitami, Tosu, Miyakojima, Choshi and Miyakojima-kaigan), weather observations were performed, and approximately 200 units of modules prepared for endurance tests were delivered to JET to perform routine evaluations such as visual inspection, Maximum power and insulation tests in order to check the conditions of several factors in depth, including changes in the output of modules at the actual field. Moreover, a 背et leakage current test・added to IEC61215 Ed2.0, a certification test standard, were added to routine evaluations for modules for which the defect factors were preliminarily added to the production phase newly added to the exposure test in 2006. As a result of this test, both 2 modules without backseats and 5 of 10 units of the 5-type defect factor-added modules (2 units each) were not satisfied with those of the test standard. Meanwhile, a total of 17,000 units of 2,700kW PV power systems on 13 sites, mainly in the Nankai-type and Kyushu-type climatic zones, were checked for national research during research into large PV power systems performed to interpolate the types, quantities and testing locations of limited samples in the exposure tests. Furthermore, a total of 3,000 units of modules on 5 sites in Mongol and South Korea showing annual temperature difference exceeding Japan痴 weather conditions were researched. With this research, JET could collect data on a total of 40,000 units in Japan and approximately 6,000 units overseas. Compatibility: In the current research, a verification test and simulation were performed to identify the combination of module performance ( Isc, Voc) allowing the safety of the module to be ensured and a certain level of output energy when a bypass device to prevent the reverse voltage as noted above did not work. In this verification test, the basic operation relevant to the MPPT operation of PCS when solar radiation over 4 models of PCSs increased rapidly was analyzed and analysis of the 3 models was completed. On the other hand, an instance that entered the reverse voltage area emerged through a simulation in which the MPPT operation of FCS and array output characteristics when a heterogeneous module was combined were reproduced based on the analysis result of the PCS model mentioned above.
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