全7281文字
PR

太陽光パネルや太陽電池セルに大きな技術的変化が幾つも起こっている。それらと太陽電池の主原料である多結晶シリコン(Si)の高騰を背景に、それぞれの選択肢で太陽電池セルやパネルメーカーが揺れており、2陣営に分かれてきた。こうした状況を知ることで今後の太陽電池セルや太陽光パネルの変化を見通すことができそうだ。

 この2年ほどの間にシリコン(Si)系太陽光パネルや太陽電池セルに大きな技術的な変化が大きく5つ起こっている。(1)パネルがかつての液晶ディスプレーの基板のように大型化している、(2)セルもSi半導体の300mmウエハーと同様に大型化している、(3)単結晶Si型太陽電池が多結晶Si型太陽電池を事実上駆逐した、(4)大型化したセルを1/2~1/4に分割しての利用が進む、(5)Si基板がこれまでのp型からn型に大きく切り替わりつつある、の5つだ。

p型=半導体の電気特性で、電圧を印可した際、電子が抜けた孔(正孔)が流れるタイプ。逆に、電子が流れるタイプをn型と呼ぶ。これらは、Siにホウ素(B)やリン(P)を不純物として混ぜることで制御できる。

パネル出力は10年で2倍超に

 (1)のパネルの大型化はこの約10年前後のパネルを比較するだけで一目瞭然だ(図1)。その大型化をけん引するのが、中国Trina Solar(天合、トリナ)や同Risen Energy(東方日昇、ライセン)である。大型化は出力が大きいことに直結し、トリナは2021年に定格出力670Wのパネル、ライセンは同700Wのパネルをそれぞれ量産出荷した。

図1 太陽光パネルの大型化が進む
図1 太陽光パネルの大型化が進む
2013年と2020年に展示会に出展された代表的な太陽光パネルの寸法や出力を比較した。パナソニックの「HIT233」パネルはセル寸法が約125mm角と一回り小さい。2020年以降の大型パネルは210mm角のセルを1/2、または1/3にカットして用いている。(写真と図:日経クロステック)
[画像のクリックで拡大表示]

 2013年ごろはトリナのパネルは同280~290Wだったことから、2倍超になった。両社以外でも、ほとんどのパネルメーカー大手が600W前後にパネルを大型化してきている。

 パネルの出力の推移を見ると、2009年以降ずっと右肩上がりに大型化してきているが、特に2020年以降、急速にそのスピードが加速しているのが分かる(図2)。

図2 大型化はこの3年ほどで加速
図2 大型化はこの3年ほどで加速
2009年からの太陽光パネルの出力の推移を示した。2019年以降、大型化のスピードが増している。(図:2009~2021年はTrina Solarの製品データを基に日経クロステックが作成)
[画像のクリックで拡大表示]

 ただし、ここで大型化の流れが一段落した可能性もある。2020年8月には、中国JA Solar Holdings(晶澳、JAソーラー)が定格出力810Wのパネルを上海の展示会に出展し、同800W台のパネルの登場も間近とみられたが、どこかで方針を変更したようだ。「あれは展示会限定のフラグシップモデル。現時点で量産の予定はない」(JAソーラーの日本法人JAソーラー・ジャパン)というのが現在の見解である。トリナも「当面、パネルの大型化はこの670W品で一段落」(日本法人のトリナ・ソーラー・ジャパン)とする。

 もっとも、2021年12月にはカナダMitrex Integrated Solar Technology(マイトレックス)が定格出力790W、最大出力で800Wの太陽光パネルを発表した(図3)。他にも800Wのパネルを計画しているメーカーは数社あるもようで、一度弾みがついた大型化の流れは簡単には止まらないかもしれない。

図3 800W一番乗りはカナダのパネルメーカーに
図3 800W一番乗りはカナダのパネルメーカーに
カナダMitrex Integrated Solar Technologyが2021年12月に発表した790W(最大800W)のパネルのイメージ。寸法は2036mm×1992mm×40mmと正方形に近い。同社の395Wの既存パネルを電気的に接続して実現した格好で、すべてのセルを直列に接続しているため、開放電圧が96.2Vと高い。(図:Mitrex Integrated Solar Technology)
[画像のクリックで拡大表示]

設置コスト低減の効果大

 この太陽光パネルの大型化はかつての液晶ディスプレー用パネル(液晶パネル)の大型化に一見似ているが、違いも多い。液晶パネルの大型化は製造装置の大型化、ディスプレー自体の大型化と併せて、製造コストの低減が最大の牽引(けんいん)力だった。

 一方、太陽光パネルの大型化は、「BOS(Balance Of System)」とも呼ばれる大規模太陽光発電所(メガソーラー)での設置コストと周辺システムコストの低減が最大の理由である。例えば、発電規模が100メガ(M)W級のメガソーラーを出力250Wのパネルで実現するには、40万枚のパネルが必要。一方、同700Wのパネルであれば、約14万3000枚で済む。「設置コストはほぼ人件費で、人数×日数で決まる」(あるパネルメーカー)。パネルを大型化することで取り扱いはやや難しくなるものの、枚数を大幅に削減できる効果がそれを上回るという。

 周辺システムコストの低減は、例えば、必要なケーブルが減ったり、架台数が減ったり、パネル間のすき間が減ることで発電量が増えたりすることによるとする。