ソーラーパネルの 製造は再生可能エネルギーの鍵となり、太陽光の利用方法を変えます。現在、太陽光発電は米国の 470 万以上の家庭にエネルギーを供給しています。 2022 年には、太陽光発電が再生可能電力に占める割合は 15.9% となり、2021 年の 13.5% から増加しました。カリフォルニア州がリードしており、太陽光発電が世界中のエネルギーをどのように変えることができるかを示しています。
ソーラー パネルの製造方法を学ぶと、このクリーン エネルギーを理解するのに役立ちます。各パネルは太陽光をエネルギーに変える特別な素材と慎重な設計を使用しています。このプロセスを知ることで、太陽光発電がいかに環境に優しい未来をサポートするかがわかります。
ソーラーパネルはクリーンエネルギーにとって重要であり、多くの家庭に電力を供給し、大量の電力を生成します。
シリコンやガラスなどの材料について学ぶと、それらがクリーン エネルギーの生成にどのように役立つかがわかります。
ソーラーパネルの製造には、シリコンの成形からパネルの組み立てまで、強度を高めて良好に機能するようにするための多くの手順が必要です。
品質をチェックすることは非常に重要であり、パネルがあらゆる種類の天候で機能することを確認するテストが行われます。
新しい技術と機械のおかげで、ソーラーパネルはより高性能かつ安価になり、地球に優しいエネルギーを利用できるようになりました。
ソーラーパネルは太陽光をエネルギーに変えるために特定の材料を必要とします。それぞれの素材には、パネルを良好に機能させ、長持ちさせる役割があります。これらのエネルギーシステムで使用される主な材料と特殊な材料を見てみましょう。
ソーラーパネルは基本的な材料から始まります。これらは、パネルが太陽光を集めて発電するのに役立つ重要な部品です。
シリコン: シリコン はソーラーパネルの最も重要な部分です。半導体として機能し、太陽光を吸収して電気を生成します。メーカーは シリコンを ウェーハと呼ばれる薄い断片に切断します。これは太陽電池の心臓部です。一般的でうまく機能するため、人気があります。
ガラス: ガラス層は太陽電池を損傷から守ります。太陽光も通してくれます。強化ガラスは強度が高く、雹や風などの悪天候にも耐えます。
アルミニウム: アルミニウムのフレームがパネルを保持します。軽量ですが丈夫なので、設置が簡単で、屋外の条件にも対応できます。
EVA (エチレン酢酸ビニル) : EVA は太陽電池を包み込む透明な素材です。正しい位置に保ちながら、水やストレスから守ります。
バックシート: バックシートはパネルの最下層です。日光や水などのダメージから内部部品を守り、パネルを長持ちさせます。
ソーラーパネルは、主な材料に加えて、機能を向上させ、新しい技術に対応するために特別な材料を使用しています。これらの材料はパネルをより強力にするのに役立ちます。
ポリシリコン: ポリシリコンは、 の形態です。 シリコン 太陽電池に使用される純粋なその約90%が生産に使用され、工場では毎月122,000～128,000トンが生産されています。これは高品質のソーラーウエハーの鍵となります。
PERC セル: PERC セルは 、より多くの光を吸収する高度な太陽電池です。工場では、生産能力の 70% を使用して、これらの電池を毎月 48 ギガワット (GW) 製造しています。これらは非常に効率的で広く使用されています。
N 型セル: N 型セルは、新しい種類の太陽電池です。毎月 10 ～ 12 GW を生産し、古いタイプよりも長持ちします。
特殊コーティング: ガラス上の特殊コーティングが太陽光の反射を軽減します。これにより、より多くの太陽光がセルに到達し、パネルの効率が向上します。
先進的なモジュール: トップメーカーは、自社の生産能力の 82% を使用して、年間 46 GW の先進的な太陽電池モジュールを製造しています。これらのパネルは、より多くのエネルギーを生成するために最新の素材と設計を使用しています。
基本的な材料と特殊な材料を組み合わせることで、ソーラーパネルは改良され続けます。何が入っているのかを知ることは、それらがクリーン エネルギーをどのようにサポートしているかを理解するのに役立ちます。確認できます ソーラーパネル製造の主要な材料に関する 詳細情報が得られます。
ソーラーパネルには、エネルギーを生成するために連携する重要な部分があります。各部品には、パネルを良好に機能させ、長持ちさせるための役割があります。主な部分は次のとおりです。
太陽電池: パネルの最も重要な部分です。太陽光を取り入れて直流 (DC) 電力に変換します。 2 つの主なタイプは 単結晶 と 多結晶で、その製造方法と機能が異なります。
ガラス層: この層は太陽電池を損傷から守ります。太陽光も通してくれます。強化ガラスは強度が高く、悪天候にも耐えられます。
フレーム: フレームは通常アルミニウムで作られ、パネルを保持します。サポートが得られ、パネルの取り付けが容易になります。
バックシート: これはパネルの最下層です。内部パーツを水、日光、その他の損傷から保護します。
インバータ: これはパネルの一部ではありませんが、非常に重要です。太陽電池からの DC 電力を家庭用の交流 (AC) 電力に変換します。
ソーラーパネルの各部分は、ソーラーパネルの正常な動作と寿命の延長に役立ちます。たとえば、太陽電池はエネルギーを生成しますが、時間の経過とともに効率が徐々に低下します。毎年約0.5％。 6 年後もパネルは元の電力の 93.75% で動作する可能性があります.
ガラス層とフレームがパネルの強度を保ちます。パネルがしっかりと支えられていないと、嵐の際に壊れる可能性があります。パネルを設置する前に屋根と支持梁を確認することが非常に重要です。
バックシートとコーティングはパネルを天候や摩耗から保護します。パネルを掃除すると、パネルの機能が向上します。汚れはエネルギー生産を最大 6.3% 低下させる可能性があります。清掃によりエネルギー出力が 12% 以上向上する可能性があり、メンテナンスが重要である理由がわかります。
各部品の役割を学ぶことで、ソーラーパネルが効率的に動作し、厳しい条件に対処するためにどのように構築されているかがわかります。
ソーラーパネルの製造には多くの慎重な手順が必要です。これらの手順により、原材料が太陽光からエネルギーを生み出すパネルに変わります。パネルが適切に機能し、長持ちするようにするには、各手順が重要です。
シリコン はソーラーパネルを製造するための主な材料です。太陽光を電気に変えるのに役立ちます。まず、 シリコン を洗浄して太陽電池に使用できる純度にします。冶金グレードの シリコン (MG-Si) とソーラーグレードの シリコン (SoG-Si) の 2 種類があります。 MG-Si は、厳しい太陽光発電基準を満たすためにさらに洗浄されています。
このプロセスでは大量のエネルギーと水を使用します。たとえば、2010 年に中国は 80万MJのエネルギーと133m⊃3。 水。 MG-Siを作るための米国の使用量ははるかに少なく、0.05 万 MJ のエネルギーと 5 m⊃3 でした。水の。 2030 年までに、これらの数字は変わらないと予想されます。 SoG-Si の製造にはさらに多くのリソースが必要です。中国は90万MJのエネルギーと202m⊃3を使用した。米国は0.06万MJのエネルギーと19 m⊃3を使用しました。水の。
| カテゴリ | 中国 (2010) | 米国 (2010) | 中国 (2030) | 米国 (2030) |
|---|---|---|---|---|
| エネルギー使用（MG-Si） | 80万MJ | 0.05万MJ | 80万MJ | 0.05万MJ |
| エネルギー使用 (SoG-Si) | 90万MJ | 0.06万MJ | 90万MJ | 0.06万MJ |
| 水利用（MG-Si） | 133m³ | 5m³ | 133m³ | 5m³ |
| 水の使用（SoG-Si） | 202m³ | 19m³ | 202m³ | 19m³ |
このステップにより、 シリコンが 太陽光をエネルギーに変換するのに十分な品質であることが確認されます。
後 シリコンを洗浄した 、溶解してインゴットに成形します。これらのインゴットは、太陽電池の基礎となる薄いウェーハに切断されます。うまく機能するには、ウェーハが適切な厚さでなければなりません。
このステップでは大きな改善が行われました。例えば：
アダニ・ソーラーが追加 2023年までに2GWのインゴットとウェーハの生産能力。 2025 年までに 10 GW に達する予定です。
CubicPV は米国最大の 10 GW ウェーハ工場を建設中
東南アジアのウェーハ工場は 2023 年に 35 GW でしたが、これは 2024 年までに 45 GW に増加すると予想されます。
Qcells は、毎年 3.3 GW のインゴット、ウェーハ、セルを製造するために 25 億ドルを投資しています。
これらの変化は、より優れたソーラーパネル生産に対するニーズの高まりを示しています。
次のステップは太陽電池の製造です。これにより、 シリコン ウェーハが太陽光から電気を生み出すセルに変わります。主な手順は次のとおりです。
テクスチャリング: より多くの太陽光を取り込むために、ウェーハは粗く作られています。
ドーピング: 電場を生成するためにリンを添加します。
反射防止コーティング: 太陽光をより多く吸収するコーティングが追加されています。
太陽電池にはさまざまな効率レベルがあります。ほとんどのパネルの効率は 15 ～ 20% です。ハイエンドの単結晶パネルは 20 ～ 22% に達し、最高のものは 23 ～ 25% に達します。特殊な多接合セルは効率が 40% に達しますが、非常に高価です。
たとえば、1 m²効率20%のパネルにより、 200kWh/年。 通常の状態ではコロラド州のような日当たりの良い場所では、年間400kWhを発電できます。ミシガン州のような日照量の少ない地域では年間280kWhの発電量ですが、イングランドでは年間175kWhまで低下します。
各ステップを改善することで、メーカーはソーラーパネルが長年にわたって適切に機能することを確認します。
パネル 組み立て ステップでは、太陽電池セルを組み立てて完全なソーラーパネルを作成します。この部分はパネルの機能と寿命に影響するため、非常に重要です。しかし、この段階でソーラーパネルはどのように作られるのでしょうか?簡単な部分に分けてみましょう。
太陽電池の配置:
作業者または機械が太陽電池を格子状に配置します。この設定は、セルが連携して電気を生成するのに役立ちます。セルの数は、パネルのサイズと必要な電力によって異なります。たとえば、ホームパネルには通常 60 または 72 のセルがあります。
相互接続:
薄い金属ストリップが太陽電池を接続します。これらのストリップにより、セル間で電気が移動します。接続を間違えると効率が低下する可能性があるため、接続は正確である必要があります。これらの接続を固定するためにはんだ付けが使用されます。
ラミネーション:
接続されたセルは保護層の間に配置されます。透明なEVAシートがセルの両側に追加されます。これにより、細胞を所定の位置に保持しながら、水やストレスから保護されます。
ガラスの配置:
強化ガラスがセルの上部に追加されます。このガラスは、太陽光を通しつつ、雹や強風などの天候による損傷から細胞を保護します。
バックシート追加：
パネル下部にバックシートを貼り付けます。内部パーツを水、汚れ、太陽光から守り、パネルを安全に保ちます。
品質チェック:
次に進む前に、パネルに問題がないかチェックされます。これにより、強度と性能の基準を満たしていることが保証されます。
パネル の組み立て プロセスでは、耐久性があり、クリーン エネルギーを生成するパネルを製造するために、慎重な作業と技術が使用されます。このステップを知ることで、ソーラーパネル作成の背後にある努力を理解することができます。
カプセル化とフレーム形成は、ソーラー パネル製造の最後のステップです。これらの手順により、パネルが丈夫で耐候性があり、すぐに使用できることが確認されます。
カプセル化:
カプセル化は、太陽電池とその層を一緒に密封します。 EVA、ガラス、バックシートを熱圧着して一体化します。これにより、細胞に損傷を与える可能性のある空気と水が遮断されます。また、パネルがより強くなり、曲がったり割れたりしにくくなります。
ヒント: 適切なカプセル化により、ソーラーパネルの寿命が長くなります。シールが不十分だと層が剥がれて効率が低下する可能性があります。
フレーム化:
シール後、パネルにアルミニウムフレームが取り付けられます。フレームによりサポートが強化され、パネルを屋根や地面に簡単に取り付けることができます。サビに強く屋外環境にも強いアルミを採用。フレームには水を排出し、損傷を防ぐための穴もあります。
接続箱の取り付け:
接続箱はパネルの背面に追加されます。このボックスは電気接続を保持し、パネルをインバータまたは他のパネルにリンクします。密閉されているので水やホコリの侵入を防ぎます。
最終テスト：
出荷前に、パネルは厳格なテストを受けます。これらのテストでは、パネルがどのように機能するか、強度、天候にどのように対処するかを確認します。これにより、パネルが業界規則を満たし、信頼性の高いエネルギーを供給できるようになります。
カプセル化とフレーム形成は、耐久性があり効率的なソーラーパネルを製造するための鍵となります。これらの手順を慎重に行うことで、メーカーは数十年持続し、クリーン エネルギーを提供するパネルを作成します。
太陽光パネルの製造においては品質管理が非常に重要です。慎重なテストにより、パネルが規則を満たし、何年も正常に機能することが確認されます。これらのテストについて学ぶことで、強力で信頼性の高いソーラー パネルの背後にある大変な努力がわかります。
テスト基準は、ソーラーパネルがどのように機能するかについてのルールを設定します。これらのルールは、パネルがさまざまな天候でも強度を維持できるかどうかをチェックします。重要な標準には次のようなものがあります。
IEC 60904-3 : この規則は、ソーラー パネルの性能を測定する方法を説明します。精度をチェックするために特別な太陽光データを使用します。
高温条件 (HTC) : パネルは 75°C および 1000W/m² でテストされます。これにより、非常に暑い天候でも正常に動作するかどうかがチェックされます。
低温条件 (LTC) : パネルは 15°C および 500W/m² でテストされます。これは寒い場所でのパフォーマンスを示しています。
IEC 61853 : この規則は、さまざまな気象タイプでパネルをテストします。これは、実際の気候でどのように機能するかを確認するのに役立ちます。
これらのルールにより、パネルが熱、寒さ、太陽光に確実に対処できるようになります。これらに従うことで、企業は自社のパネルが良好で信頼できるものであることを確認します。
テスト手順では、パネルが強度があり、うまく機能するかどうかを確認します。各テストはパネルの異なる部分を調べます。一般的なテストには以下が含まれます:
| テスト方法 | チェック内容 | 合格要件 |
|---|---|---|
| サーマルサイクル | 加熱および冷却サイクル後の電力損失 | 電力損失は 5% 未満 |
| 機械的負荷試験 | 重圧に耐える強さ | 少なくとも2400Paで破壊なし |
| 雹衝撃試験 | アイスボールヒットによるダメージ | ヒット後のパワー損失は 5% 未満 |
| 塩水噴霧試験 | 塩気に対する耐性 | 96時間後でも素材へのダメージはほとんどありません |
| 電力劣化率 | 毎年どのくらいの電力が失われるか | 0.5%未満は耐久性が高いことを意味します |
などの他のテストでは、 エレクトロルミネッセンス (EL) テスト 隠れた亀裂を発見します。 IV 曲線テストでは、 パネルがどれだけのエネルギーを生み出すかをチェックします。気候変動室テストでは悪天候を再現し、パネルが強度を保つかどうかを確認します。これらのテストにより、販売前にパネルが安全で高品質であることが確認されます。
これらのルールとテストを使用することで、企業はソーラーパネルが丈夫で信頼性があることを確認します。これにより、パネルが長持ちし、あらゆる種類の天候でも安定したエネルギーを供給できます。
新しいテクノロジーがソーラーパネルの製造方法を変えています。ペロブスカイトや薄膜タイプなどの先進的なパネルが改良されています。ペロブスカイトシリコンタンデムセルは現在、効率 33.9% に達しています。これは古い単接合セルよりも優れています。専門家は、将来のパネルはすぐに効率40％を超える可能性があると考えています。この進歩は、より優れた素材と AI ツールによってもたらされます。
エネルギー貯蔵も改善されています。新しいリチウムイオン電池とフロー電池は太陽エネルギーをうまく蓄えます。 AI と IoT システムは、エネルギーをよりスマートに管理するのに役立ちます。これらのツールは、厳しい天候でもパネルを機能させ続けます。これらのイノベーションが連携して、世界中で太陽エネルギーの成長に貢献しています。
ソーラーパネルを環境に優しいものにすることは大きな目標です。 2050 年までに、米国の太陽光発電はちょうど 0.040 kg CO2 換算/kWh 。これは、太陽エネルギーが地球にどのように役立つかを示しています。 2019 年、太陽光発電は 680 TWh の電力を生み出し、これは世界のエネルギーの 2.5% に相当します。各国が気候目標を達成できれば、2050 年までにエネルギーの 24% を太陽光でまかなえる可能性があります。
リサイクルも進んでいます。企業はシリコンとアルミニウムを再利用する方法を模索しています。これにより廃棄物が削減され、パネル製造時の環境への影響が軽減されます。
自動化によりソーラーパネルの生産がスピードアップしています。機械はタスクをより速く、より少ないミスで実行します。 AI ツールにより効率が 20% 向上し、コストが半分に削減されます。自動化された組立ラインにより、パネルが迅速かつ高品質で製造されます。
自動化を利用している企業は大きなメリットを実感しています。 IT リーダーの 73% 以上が、手作業の時間を節約したと報告しています。約 51% がコストが 50% 減少したと回答しています。これらの変更により、ソーラーパネルがより安く、より簡単に入手できるようになります。これにより、より多くの人がクリーン エネルギーに切り替えることができます。
ソーラーパネルの製造方法を学ぶと、その複雑な構造がわかります。原材料の入手からパネルの構築まで、すべてのステップが重要です。たとえば、材料の入手には約 30% のエネルギーが使用されます。パネルの製造には 1 枚あたり 2,000 ～ 2,500 kWh のエネルギーが必要です。最新のパネルはこのエネルギーを 1 ～ 4 年で節約し、最長 30 年間動作します。これにより、太陽光発電は賢明で環境に優しい選択肢となります。
| ステップの | 重要な事実 |
|---|---|
| 材料の入手 | エネルギーの最大 30% を使用します。シリコン、銀、アルミニウム、銅の採掘が含まれます。 |
| パネル作り | パネルあたり 2,000 ～ 2,500 kWh が必要。グリーンエネルギーを使用して汚染を軽減します。 |
| エネルギー回収時間 | パネルは 1 ～ 4 年でエネルギーコストを節約します。ここ25〜30年。 |
慎重なテストにより、パネルが高品質であることが保証されます。新しいアイデアにより、製品はより良く、より環境に優しいものになります。ソーラー パネルの生産は、クリーン エネルギーの成長を促進し、すべての人にとってより健康な地球をサポートします。
ソーラーパネルは通常 25 ～ 30 年間機能します。お手入れをすることで長持ちさせることができます。時間の経過とともに効率は少し低下しますが、それでも何年にもわたってエネルギーを生成します。
太陽光パネルを1枚作るのに2,000～2,500kWhのエネルギーを消費します。パネルはこのエネルギーを 1 ～ 4 年で節約します。これにより、スマートで環境に優しいオプションになります。
はい、ソーラーパネルはリサイクルできます。工場ではシリコン、アルミニウム、ガラスなどの部品を再利用します。リサイクルは廃棄物を削減し、地球にとってより良い生産を実現します。
いいえ、ソーラーパネルは種類と効率が異なります。単結晶パネルは非常に機能しますが、コストが高くなります。多結晶パネルは安価で、薄膜パネルは軽くて曲げられます。
壊れたパネルは機能しませんが、それでもエネルギーを生み出します。パネルをチェックすると、問題を早期に発見できることがよくあります。ひどく損傷している場合は、正常に動作し続けるために交換が必要になる場合があります。
