耐候性などに優れた太陽光発電向け樹脂材料

太陽光発電（Photovoltaics、PV）とは、光起電力効果を利用して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池（半導体素子）を用いて、太陽光を直接電気に変換する発電方法です。再生可能エネルギーである太陽エネルギーを利用する発電方法であり、SDGsの観点と発電コストの低減から、近年目覚ましい勢いで普及が進んでいます。

国際エネルギー機関（IEA）によると、2010年から2020年にかけてPV設置電力量は年平均成長率24%でした。IEAは様々なシナリオに基づいた世界の発電容量の見通しを発表していますが、太陽光発電は様々な発電方法の中でも有望視されている発電方法の１つであり、市場は今後さらに拡大すると見込んでいます。

太陽光発電（PV）は設置タイプによって、分散型発電（屋上型）と、大規模な（設備容量が1メガワットを超える）発電所規模の「メガソーラー」に使用方法が分かれます。IEAによると、PV設置数の6割近くが「メガソーラー」であり、残りが分散型です。

「メガソーラー」は元々畑だった土地や、水面に設置することで大規模運用を行っており、発電した電力はその場では使用せず、電力系統に送電されます。

また、最近では分散型、メガソーラーと共に、昼間に発電した電力を蓄電池に蓄電することで、電力利用の自由度を向上させる手法も広がっています。

世界各国で、太陽光発電は再生可能エネルギー・温室効果ガス排出量削減の目標を達成する手段として推進されており、各国の政策がこの市場を左右する重要なファクターになっています。

例えば、固定価格買い取り制度（Feed-in Tariff, FIT）や、従来からの助成金等があります。FITは、再生可能エネルギーの買い取り価格を法律で定めることにより、再生可能エネルギーに携わる電力事業者を優遇し、再生可能エネルギーの拡大を促進する制度です。助成金は、直接的にその設備導入・設置を補助するものです。

今後も各国における継続的な政策支援、および「メガソーラー」への投資拡大が継続すると見込まれています。

太陽光発電（PV）は、太陽電池だけで成立しているわけではありません。

太陽電池は、まずセルが最小単位となっています。太陽電池セルを複数個組み合わせ、パネル状に加工したものがモジュールです。モジュールはセルだけでなく、封止材、バックシート、ジャンクションボックス、ガラス、フレームから構成されています。複数のモジュールを直列接続したものがストリングであり、ストリングを並列接続したものをアレイと呼びます。

各モジュールで生成される電気はモジュール裏面に取り付けられたジャンクションボックスに集約された後、コネクタとケーブルを経由して外部へと接続されます。また、モジュールのジャンクションボックスでは一部のセルが破損・汚れ等により適切に機能しない際に、そのセルを経由せず電気を送るバイパスダイオードも組み込まれており、エネルギー損失を回避するために重要な機能を果たしています。

太陽光発電の各モジュールで発生する電気は直流であり、そのままでは利用できません。そのため、作られた電気はパワーコンディショナー（インバーター）に送られ、パワーコンディショナーが家庭内で使用できる交流の電気に変換します。

太陽光発電（PV）の製品としての性能と安全性を担保するために、第三者認証機関でモジュールの試験と認証が行われます。世界的に有名な認証機関としてはULやTÜV Rheinland等が、日本ではJET等があります。モジュールとしての認証を受けるためには、モジュールに用いられる材料にも、安全性を考慮した様々な項目をクリアしていることが求められます。

太陽光発電の設備が稼働する環境は、その材料にとっては非常に過酷なものです。農地・水面・山の斜面等の屋外で、強い紫外線を浴びながら、雨風や零下の低温環境に耐える必要もあることから、耐候性、低温衝撃特性等が必要になります。また、目安として20年稼働が求められることから、長期特性も重要です。また、電気を生み出し安全に運ぶために、各種耐熱性、難燃性、耐トラッキング性等も求められます。これらの材料に求められる特性を、ULやTÜV Rheinlandでは試験方法と数値に落とし込んでいきます。こうして定められた、全ての厳しい規格・スペックを満たした材料の使用が推奨されています。