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Jun 09, 2023

ソーラーパネルはどのように作られるのですか? (2023年)

Leonardo David は、電気機械エンジニア、MBA、エネルギー コンサルタント、テクニカル ライターです。 エネルギー効率と太陽光発電に関するコンサルティングの経験は、銀行、繊維などの分野をカバーしています。

Leonardo David は、電気機械エンジニア、MBA、エネルギー コンサルタント、テクニカル ライターです。 エネルギー効率と太陽光発電に関するコンサルティングの経験は、銀行、繊維製造、プラスチック加工、製薬、教育、食品加工、不動産、小売などの分野をカバーしています。 2015 年からはエネルギーとエンジニアリングのトピックに関する記事も執筆しています。

Tori Addison は、デジタル マーケティング業界で 5 年以上働いている編集者です。 彼女の経験には、非営利、政府、学術部門におけるコミュニケーションとマーケティングの仕事が含まれます。 本業はジャーナリストで、ニューヨークのハドソンバレーで政治やニュースをカバーするキャリアをスタートさせました。 彼女の仕事には、地方および州の予算、連邦財政規制、医療法に関する報道が含まれていました。

ソーラー パネルは時間の経過とともに効率が向上し、価格も手頃になりました。2010 年から 2022 年の間に、太陽光発電 (PV) モジュールの効率は 14% から 22% 以上に増加しました。 太陽光発電技術のこうした改善は、イノベーションと製造プロセスへの大規模投資のおかげで可能になりましたが、ソーラーパネルは正確にどのように作られるのでしょうか?

この記事では、MarketWatch Guides チームが、初期段階から組み立て、テスト、環境への影響に至るまで、ソーラー パネルの製造プロセスについて段階的に説明します。

ほとんどの太陽光発電モジュールはシリコン太陽電池を使用しており、単結晶と多結晶の 2 つの主なタイプに分類できます。 どちらのタイプの太陽電池も高純度シリコンで作られていますが、製造プロセスが異なります。

単結晶ソーラーパネルは太陽光をより効率的に電気に変換できますが、より複雑で高価です。 多結晶ソーラーパネルは製造が簡単で手頃な価格ですが、効率は低くなります。

ソーラーパネル製造の技術的な詳細は複雑ですが、次のセクションでプロセスの各ステップを詳しく説明します。 以下の手順は、世界市場シェアの 90% 以上を占める結晶シリコン ソーラー パネルに適用されます。 薄膜パネルなど他のパネルタイプは、材料に応じて製造プロセスが異なります。

英国王立化学協会によると、ケイ素は地球上で最も豊富な元素の 1 つであり、地球の地殻の 27.7% を占めています。 ただし、天然に存在するシリコンは、酸素、リン、窒素などの他の元素と結合します。 メーカーは、ソーラーパネルの製造に必要な純粋なシリコンを得るために、これらの原材料を加工する必要があります。

ミネラルシリカの酸素含有量は高温で除去できるため、高純度のシリコンが得られます。 太陽電池産業では、99.9999% 純度のポリシリコンを使用して多結晶太陽電池と単結晶太陽電池の両方を製造しています。

ポリ電池の製造プロセスはより単純で、多結晶シリコン ブロックを鋳造して切断して、PV 電池の製造に使用される正方形のウェーハを形成します。

太陽光発電メーカーはまず溶融シリコンが単結晶に固化することを確認する必要があるため、単電池の製造はより複雑になります。 このプロセスはチョクラルスキー法に依存しており、溶融シリコンに小さな「種結晶」を浸すことによって結晶が「成長」します。 その結果、製造業者が太陽電池に切断できる単一のシリコン結晶からなる大きな円筒形のブロックが得られます。

メーカーは、制御された量のホウ素とリンを添加することで、太陽電池の効率を向上させることができます。 ソーラーパネルの効率は、太陽電池がエネルギーに変換できる太陽光の量を測定します。

追加された元素は半導体として機能します。リンは n 型シリコンを生成し、ホウ素は p 型シリコンを生成します。

言い換えれば、このプロセスは太陽光を電力に変換します。

ソーラーパネルは、銀の導体と銅のはんだを使用して接続された複数の太陽電池で構成されています。 パネルのサイズはさまざまですが、ほとんどの住宅用ソーラーパネルには 60 セルまたは 72 セルがあります。 一部のメーカーは、60 セルや 72 セルのパネルとほぼ同じ寸法の 120 または 144 のハーフセルを備えたソーラー パネルを製造しています。