成果報告書詳細
管理番号20110000000241
タイトル平成18年度~平成21年度成果報告書 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2011/4/20
報告書年度2006 - 2009
委託先名産業技術総合研究所 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
和文要約1)新型太陽電池性能評価技術(AIST)
 各種新型太陽電池性能評価技術に関して,モジュール内要素セルおよびモジュール全体の分光感度特性を測定可能な分光感度特性測定技術・装置を世界で初めて開発した。結晶Si,薄膜Si,CIGS,多接合等各種太陽電池モジュールの分光感度特性および出力特性の高精度な評価に必要十分な評価技術を開発・検証した。また,IEC規格の基準太陽光スペクトル改訂が,各種太陽電池の性能表評価に及ぼす影響を世界に先駆けて定量的に明らかにした。可変条件性能評価技術に関して,太陽電池モジュール温度を均一に約10℃~65℃以上まで可変できる冷却・加熱装置を新規開発し,高精度な可変条件性能測定を可能とした。太陽電池特性の広範囲な温度照度依存性を精密に再現できる補正式を開発し,JIS規格に採択,IEC規格に採択予定。
2)校正技術高度化(AIST)
 一次基準セル校正技術高度化に関して,ソーラシミュレータ法による一次基準太陽電池の校正の不確かさを解析し,その値が1%以内であることを定量化し,国際的に,第三者評価された。また,校正向け分光感度測定の要素技術として,相対分光感度の測定用プローブ光の均一度を±1%に,放射照度を40μW/cm2に,照射面積を36cm2とした単色光照射機構を開発した。基準モジュール校正技術に関して,結晶シリコン系二次基準モジュールの屋内校正技術を世界で初めて確立した。温度制御装置を開発し,繰り返し測定の不確かさ目標0.5%を大幅に上回る0.2%で測定できる手順を確立した。
3)信頼性評価技術(AIST,JET)
 3)-1複合加速試験(AIST)
現行の新型太陽電池モジュールについての加速劣化試験を行い,加速劣化係数の割り出しによる実環境での寿命の算出を試みた。また,光照射・高温連続,高温時光照射・温度サイクル等の加速劣化試験を実施し,光照射・高温連続試験での加速劣化係数を算出した。一方,連続サイクル試験の結果,本試験は直列抵抗増加に有効な加速試験方法と示唆される結果が得られた。
 3)-2屋外暴露試験(JET)
屋外暴露試験は,AISTとともに,20~30年の屋外暴露に相当する寿命評価に必要な基本的なデータの取得するために以下に示す試験・調査を実施した。
・暴露試験:モジュールの出力低下に至る要因として,Iph(光誘起電流)の低下は紫外線,Rs(直列抵抗)はモジュール温度差,Rsh(並列抵抗)相対湿度,薄膜Si系モジュールはモジュール(最低)温度が影響することを示唆する結果が得られた。
・実フィールドにおける劣化状況調査:モジュール劣化事象発生には,モジュール温度と相対湿度が大きく及ぼすと考えることが出来る結果が得られた。
・文献調査:薄膜Si系モジュールは高気温差・低最低気温によって引き起こされることを示唆する。
英文要約Title:R&D of characterization technology of solar cells(FY2006-FY2009)Final Report
1)PV PERFORMANCE CHARACTERIZATION TECHNOLOGIES
The module spectral response measurement technology has been successfully developed. The technology is applicable to various commercial-stage and R&D stage PV modules, such as crystalline Si, amorphous Si, CIGS and tandem structures. The impact of the revision of the reference solar spectrum on the performance measurement of various kinds of PV devices has been quantitatively clarified. Measurement technologies required for the accurate characterization of various new types of PV devices have been developed. Novel technologies for accurate measurement and correction of the I-V curves of PV devices have been developed. As for the translation equation, novel translation equations for the irradiance and temperature correction of the I-V curve have been developed and implemented in JIS and IEC standard. The quipment and procedure for accurately measuring the temperature dependence at 10C - 65C and 0sun - 1 sun have also been successfully developed.
2)REFERENCE PV DEVICES CALIBRATION TECHNOLOGIES
The uncertainty of calibration of primary reference cell in AIST by the solar simulator method was analyzed for the upgrade of the traceability technology, and it was clarified that the value was within 1%. The validity of the uncertainty analysis was evaluated by the third party organization, and approved internationally. Therefore, it was clarified that primary calibration by the solar simulator method of Japan is an international highest level.
Moreover, the optical system which was able to irradiate the monochromatic light of high uniform, high luminance as an element technology of the spectral responsively measurement was developed. The non-uniformity of irradiance has been improved from past ±5% to ±1%. The radiation luminance has been improved from 20μW/cm2 past to 40μW/cm2. The irradiation area has been expanded from 4cm2 past for 36cm2. The quality of monochromatic light for the spectral responsively measurement has been improved by these achievement.
It is enabled the first time achievement of indoor calibration of secondary reference module in the world. It repeated and 0.2% which greatly exceeded 0.5% which was the reproducibility target was achieved by using the module temperature controller which developed. Moreover, various analyses by the Monte Carlo simulation were executed as part of the uncertainty analysis of secondary reference module calibration procedure.
3)PV RELIABILITY CHARACTERIZATION TECHNOLOGIES
3)-1 The long term reliability test of PV modules
We conducted the combined stresses acceleration test for the contemporary PV modules.
As the elemental technology for finding further factors for the stresses acceleration test, we conducted the forward current pyretic test and reverse biased breakdown test of c-Si PV cells or one cell modules. From experimental results, some phenomena equal to failure cases under the outdoor operational condition were observed.
3)-2 Outdoor exposure test
We tested and researched the following with AIST, to get to know the degradation situation of modules in the real field(s),as an acquisition of basic data for lifetime estimation, for the object to specify degradation causes to establish test method to evaluate lifetime which corresponds to 20-30 years outdoor.
・Exposure test
・Research for degradation situation of modules in the real fields
・Documentation
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