【再現実験事例】マイクロクラックと出力低下の関係は？

マイクロクラックの入ったパネルは良品？

マイクロクラックは出力に影響を与えない、と多くのパネルメーカーは説明しています。実際はどうでしょうか？確かに、マイクロクラックがあるソーラーパネルの出力をソーラーシミュレータで測定しても、出力が明らかに低下しているという結果は得られません。実際にマイクロクラックが存在していても、すなわちセル内に亀裂があっても、セル表面の電極が接していれば通電することができるので、ソーラーシミュレータで測定しても出力は正常です。

しかし、屋外の実環境下ではどうでしょうか？例えば、太陽光でソーラーパネルが温めれた状態、積雪や風圧など外部から応力を受けている状態では、パネルは下向きに反り、内部のセルは外向きに引っ張られた状態になります。

再現実験をしてみました

そこで、クラックの入ったワンセルモジュールを使って外部応力を受けた状態を再現してみました。パネル表面に荷重をかけながらEL画像を撮影すると、無荷重で全面EL発光していたパネルは、荷重をかけることにより断線状態となり、部分的にEL発光しないことが観測できました。クラックの無い良品パネルでは、同じ荷重をかけても全面EL発光状態は変わりません

実稼動状況では出力低下が起きている

クラックの破断により左側は非発電状態、右側はより明るくEL発光しています。

外部応力を受けると、セルに引張り応力が発生、クラックが開き電極が断線状態となり、EL発光していない面積分が出力低下となります。また、荷重を戻すと、電極は再び接触し全面EL発光、出力が回復する事を確認しました。

すなわち、マイクロクラックを内在したパネルは、屋外の実稼動環境下において外部応力を受けうる状況では、クラック部から亀裂、断線状態になることがわかります。応力の無い状態では出力は回復しますが、電極の開放、接触の繰り返しはやがて完全破断に至る、と考えられます。

マイクロクラックはEL画像検査でわかる

パネルに内在するマイクロクラックは、EL画像検査でレントゲン写真のようにわかります。軽微なクラックは合格品として出荷されますが、将来的な故障因子が存在していることは確かです。アイテスは開発・生産時のEL検査イメージング技術を活かして、現場へのパネル設置前EL検査装置を開発しています。

（初公開日：2014年07月11日）