研究課題/領域番号 |
21K14378
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研究機関 | 長岡技術科学大学 |
研究代表者 |
佐藤 大輔 長岡技術科学大学, 工学研究科, 講師 (30883897)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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キーワード | 太陽電池パネル / ホットスポット / 逆バイアス電圧 / 過渡熱特性 / 熱破壊 / 発火 / 応力発光 / 電子相転移材料 |
研究実績の概要 |
今年度は主に,力学的な刺激により発光(応力発光)する材料を溶剤に分散させ太陽電池セルに塗布することで太陽電池パネル内の熱応力の大きさを発光の強さとして可視化し,熱破壊挙動を解析することを試みた.市販の応力発光材料を入手し,塗料状にしたものを結晶シリコン太陽電池セル全面に塗布した.実際の太陽電池パネル(420枚の太陽電池セル群が直列に接続)において,発火のリスクが最も高くなる状態(直列接続された太陽電池セル群のうち1枚だけが故障したor遮光された場合)を再現し,快晴時の出力電流と降伏電圧・逆バイアス電圧に相当する負荷を印加した.ホットスポット発生後の昇温過程で発生する熱応力を観察した.結果として,室温から約300℃までの温度変化で結晶シリコン太陽電池は熱破壊したが,この時応力発光材料の発光は確認できなかった.応力発光材料を塗料状にする際の分散方法や太陽電池セルへの塗布方法,乾燥工程で発光性の損失がないか等課題を確認中である. また,電子相転移材料(ある温度を境に金属-絶縁体間で相転移する材料)を用いたバイパス回路の製作にも着手した.代表的な電子相転移材料である二酸化バナジウムの粉体をシリコーン樹脂に分散させペースト状に成形できるかを確認した.現段階では,二酸化バナジウムとシリコーンの密度差により粉体が沈殿してしまい均一に分散できておらず,最適な溶媒材料,攪拌条件,硬化条件の探索が課題として挙がった.
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
応力発光材料や電子相転移材料を塗料・ペースト状といったこれまでに報告例がない形態に成形して使用することを試みたが,試料の入手と成形のための各種条件出しに予想以上に時間がかかり本年度中にこれらのタスクを完遂することができなかった.
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今後の研究の推進方策 |
本年度に引き続き,応力発光による熱応力の可視化および電子相転移材料(二酸化バナジウム)によるバイパス回路の成形に取り組む.二酸化バナジウム粉体の焼結体や粉体を樹脂に分散させたサンプル等を用いて,単位体積に占める二酸化バナジウムの割合が相変化前後の電気特性の変化に及ぼす影響を解析し,バイパス回路としての適用可能性および最適な材料構成を見極める.
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次年度使用額が生じた理由 |
今年度購入予定だった応力発光材料および二酸化バナジウムはメーカーから提供されたサンプルで初期検討をしていたため,これらに係る支出が発生しなかった.次年度は当初の計画通りに材料を購入予定であり,必要に応じてバイパス回路の成形や性能評価に係る器具も購入する.
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