薄膜発電と結晶シリコン発電のメリットとデメリットは何ですか？

太陽エネルギーは人類にとって無尽蔵の再生可能エネルギー源であり、世界各国の長期的なエネルギー戦略において重要な位置を占めています。薄膜発電は、軽量で薄く、柔軟性に優れた薄膜太陽電池チップを採用しています。一方、結晶シリコン発電は高いエネルギー変換効率を誇りますが、パネルに十分な厚みが必要です。そこで本日は、薄膜発電と結晶シリコン発電のメリットとデメリットに焦点を当てます。

I. 薄膜発電の利点

薄膜電池は、材料使用量が少なく、製造プロセスが簡単で、エネルギー消費量が少なく、大面積の連続生産が可能で、ガラスやステンレス鋼などの低コスト材料を基板として使用できます。薄膜電池は現在、CIGS（銅インジウムガリウムセレン化物）薄膜太陽電池技術など、様々な技術ルートを開発しており、フレキシブル薄膜太陽光発電モジュール技術は画期的な成果を上げており、結晶シリコン電池との光電変換効率の差は徐々に縮まっています。

薄膜太陽電池は低照度条件での応答性に優れ、曇りの日と晴れの日における発電量の差が小さいため、砂漠地帯の太陽光発電所への応用に特に適しています。また、家庭用サンシェルターやサンハウスの建設にも適しています。薄膜太陽電池を太陽光発電システムの主要構成要素として用いることで、太陽光発電ビルの統合化に非常に効果的です。

II. 薄膜発電の欠点

薄膜セルの光電変換率は低く、一般的に8%程度に過ぎません。薄膜セルの設備と技術への投資は結晶シリコンセルの数倍に上りますが、薄膜太陽電池モジュールの生産歩留まりは期待どおりには高くありません。非結晶シリコン/微結晶シリコン薄膜セルモジュールの歩留まりは現在60%程度に過ぎず、CIGSセル群の主流メーカーでも65%程度にとどまっています。もちろん、歩留まりの問題は、適切な専門品質の薄膜ブランド製品を見つければ解決できるでしょう。

III. 結晶シリコン発電の利点

結晶シリコンセルの太陽光発電への変換率は高く、国産の結晶シリコンセルの変換率は17～19%に達しています。結晶シリコン電池技術は成熟しており、企業は頻繁な技術転換を必要としません。結晶シリコンセルの設備投資は少なく、国産設備で既にセル生産ラインのほとんどのニーズを満たすことができます。

結晶シリコン技術のもう一つの利点は、成熟した生産プロセスです。現在、ほとんどの単結晶シリコンセルメーカーは98%以上の歩留まりを達成しており、多結晶シリコンセルの生産においても95%を超える歩留まりを達成しています。

IV. 結晶シリコン発電の欠点

産業チェーンは複雑で、コストを大幅に削減できる可能性は低い。原材料コストは大きく変動しており、近年、ポリシリコンの国際市場はジェットコースターのような乱高下を続けている。さらに、シリコン産業は汚染物質の排出とエネルギー消費量が非常に多いため、政策調整のリスクも存在する。

まとめ

結晶シリコン太陽電池は主にシリコン材料で作られており、ホウ素と酸素を含むシリコンウェハは光照射後に様々な程度の減衰を示します。シリコンウェハ中のホウ素と酸素の含有量が多いほど、光または電流注入条件によってホウ素と酸素の複合体が生成され、寿命の低下幅がより顕著になります。結晶シリコン太陽電池と比較して、薄膜太陽電池はシリコン材料を使用する必要がなく、減衰がゼロのアモルファスシリコン太陽電池の一種です。

そのため、結晶シリコン太陽電池製品は、使用開始から数年後には、程度の差はあれ効率が低下し、発電収益に影響を与えるだけでなく、耐用年数も短縮します。薄膜太陽電池は第二世代の太陽光発電設備として、世界中の先進国で広く使用されています。価格は結晶シリコン太陽電池よりも確かに現状ではやや高価ですが、減衰がなく、長寿命などの優れた特性を備えているため、長期使用によって創出される価値はより高くなります。