太陽電池パネル本質的安全設計のための電子相転移に基づく外場感応電流制御技術の創出

• Project/Area Number: 21K14378
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 25020:Safety engineering-related
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 大輔 長岡技術科学大学, 技術経営研究科, 助教 (30883897)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 太陽光発電 / 本質的安全設計 / バイパス回路故障 / 電子相転移材料 / 電流・熱制御

Outline of Research at the Start

太陽電池パネルの故障に起因する主要な危険事象の1つは火災である．特に，バイパス回路の開放故障は，パネル内での局所的な温度上昇（ホットスポット）を引き起こし，極めて短時間で発火に至る危険性がある．本研究では，ホットスポット発生－昇温－熱クラック－発火の各現象の関連を精査し，破壊/発火のリスクとそれらを防ぐための安全設計仕様を明らかにする．その仕様に基づき，外場（電圧と熱）に感応して作動する電流制御技術を創出する．具体的には，電子相転移により電気抵抗が急激に変化する材料の物性値を最適化して電流バイパス回路を設計し，試作パネルを用いた実験でリスク低減効果を実証する．