CIGSソーラーパネルのしくみ
近年、かつてないほどの人口増加にともない、世界のエネルギー需要が大幅に増加しています。世の中では再生可能なエネルギー源が求められていて、そのエネルギー源の一つは太陽光発電です。太陽光発電の中でも、薄膜太陽電池はもっとも手ごろな価格で太陽光発電ができるテクノロジーとして頭角をあらわしています。
TFS（thin film solar）としても知られる薄膜太陽電池は、ガラスやプラスチックの基板上に太陽電池材料を薄く成膜して作られる太陽電池の一種です。薄膜太陽電池は、フレキシブル（柔軟）な形状がとても人気で、複数の光吸収層があるため従来のシリコン系ソーラーパネルの100分の1の大きさであり、超軽量で持ち運びに便利なデザインを可能としています。従来のソーラーパネルに比べ、薄膜太陽電池はよりフレキシブルで安価になっています。CIGSソーラーパネルは、こうした薄膜フレキシブルパネルの最高峰であり、そのしくみについてこの記事で紹介していきます。
- 薄膜太陽電池とフレキシブル太陽電池の種類
- CIGS太陽電池モジュールの構造とはたらき
- CIGSソーラーパネルのメリット
- CIGSソーラーパネルのデメリット
- CIGSソーラーパネルの応用例
- まとめ
- BougeRVが太陽光発電のワンストップソリューションである理由とは？
- よくある質問
薄膜太陽電池とフレキシブル太陽電池の種類
· アモルファス（非晶質）シリコン（a-Si）
新型の薄膜フレキシブルソーラーパネルには、アモルファスシリコンという特殊な薄膜材料が使われています。しかし、従来の結晶シリコン系ソーラーパネルには太刀打ちできていません。発電量が少なく低効率なので、小規模での使用やアプリケーションに適しています。複数の層を組み合わせることで、6％～8％の高効率化が可能です。他の太陽光発電パネルよりも製造時に使用する材料は少ないですが、環境にとても有害な物質を使って製造しています。
· テルル化カドミウム（CdTe）
CdTe薄膜太陽電池パネルは、軽量で次世代レベルの効率性があります。CdTe薄膜太陽電池パネルは、一般的なソーラーパネルよりも柔軟性があります。CdTeは、太陽からのエネルギーをより多く吸収し、そのエネルギーを電気に変換することができる素材です。テルル化カドミウム太陽電池は、他のどのタイプの薄膜太陽電池よりも高効率（最大で18％）です。また、最高のエネルギー変換率をもっています。このことを知ったうえで実際にその性能を目の当たりにすれば、テルル化カドミウム太陽電池が、シリコン系太陽電池に代わるもっとも有望な太陽電池とよばれる理由がわかるでしょう。
• ガリウムヒ素（GaAs）薄膜パネル
市販されている薄膜太陽電池には何種類かあり、それぞれにメリットとデメリットがあります。現在、もっとも優れた薄膜パネルは、活物質としてガリウムヒ素（GaAs）を使用しています。この材料は非常に効率的ですが、家庭や商業レベルでの使用には、その価格が大きな制約事項となります。しかし、驚くべきモジュールの効率とエネルギー産生能力、そしてパネルの寿命を考えると、この新しいGaAsパネルはすばらしい価値を提供してくれます。適切な太陽光のもとでは、最大28.8％という驚異的な効率を発揮し、これはもっとも高い効率とされています。
· セレン化銅インジウムガリウム（CIGS）- フレキシブルで費用対効果が高い
これまでに製造されたもっともフレキシブルでスリム、しかも低価格な薄膜太陽電池は、セレン化銅インジウムガリウム（CIGS）です。CIGSは、厚さがわずか数マイクロメートル（µm）の薄膜太陽電池の一種です。セレン化銅インジウムガリウム基板は、CdTe太陽電池に比べて毒性が低いため、環境にもやさしいのが特徴です。
CIGSは、数十年前からあった薄膜太陽電池技術の一種ですが、最近になって大きく成長しました。CIGSのセルは、セレン化銅インジウムガリウム（CIGS）の薄層でできており、効率や吸収率が高く、タンデム設計で耐久性にすぐれています。高品質の市販のCIGS太陽電池モジュールの効率は、10%から14%です。しかし、BougeRVのCIGSソーラーパネルの効率は16%に達し、これはCIGSソーラーパネルにおけるブレークスルーです。
CIGS太陽電池モジュールの構造とはたらき
一般的な太陽電池は、太陽光を吸収し、電子と正孔の働きによってエネルギーを電気に変換し、変換された電気はそのまま電子機器の電力として使用できます。CIGSソーラーパネルの場合、接続用の電極の上に作製するp型のドーピング層にはセレン化銅インジウムガリウム（CIGS）を使用し、ケミカルバス法での堆積プロセスの後に、さらなるプロセスとしてCdS のn型のドーピングバッファ層を作製します。そして、p-n型のヘテロ接合が作られ、太陽光を取り込む吸収層を形成します。
セルの表面に光が当たると、透明な表層を通過してCIGS層に吸収され、電子と正孔のペアが形成されます。カドミウムをドーピングしたセルの表面にあるp型とn型の材料は、空乏領域を形成し、これが電子と正孔を分離する役割を果たすことで、最終的にエネルギーが発生することになります。
CIGSソーラーパネルのメリット
超柔軟で軽量 - アウトドアに最適
CIGSソーラーパネルは超軽量です。しかも薄く柔軟性が高く作られています。パネルは曲げたりねじったりして、どんな形状にも対応できます。しかもたいていの場合、従来のソーラーパネルのように骨組みを必要としないのです。
あらゆるアウトドアシーンや川のそばですごすRV車での旅行などに、このCIGSパネルは折り曲げて収納できます。BougeRV製の100Wフレキシブルソーラーパネルは、電源がない屋外での使用にはまったく向いていなかった携帯機器やノートパソコン、小型電子機器などを充電するための能力を完備しています。
カドミウムの割合が少なくより環境にやさしい
この新しいCIGS（セレン化銅インジウムガリウム）ソーラーパネルは、カドミウムの使用量が少なく、テルル化カドミウム（CdTe）ソーラーパネルよりも環境にやさしい技術です。そして、カドミウムは非常に毒性の強い物質なので、カドミウムの使用量を減らすことは、環境や気候変動を考えるうえでよりよい選択肢となります。
太陽光の高い吸収率
新型CIGSソーラーパネルは、バンドギャップ材料の採用によって、パネルに降りそそぐ太陽光を最大限に吸収することができます。これは、CIGSパネルは他のどのタイプの薄膜よりも高い電力を生み出すことを意味しています。こうした特徴から、CIGSのソーラーパネルは、商業施設や日射量の多い地域に理想的な製品となります。
最高にすぐれた保護バッファ層：
パネルの内部では、結晶粒界が固有のバッファ層を形成し、表面の再結合を防ぎ、きびしい条件下での使用にも最大限の保護性能を発揮します。
CIGSソーラーパネルのデメリット
- CIGSパネルはとても安価とはいえず、高めの価格設定になっています。
- プロジェクトの規模にもよりますが、より多くの薄膜太陽電池パネルを収容するためには、最大でパネルの5倍の面積が必要となります。
- CIGSパネルが結晶シリコン系太陽電池に比べて効率が悪いのは事実です。
CIGSソーラーパネルの応用例
· 屋根への設置ソリューションと太陽電池屋根板
CIGSソーラーパネル技術の導入をおこなうのであれば、発電のソリューションとしては屋上への設置が、建築のソリューションとしては太陽電池の屋根板としての使用が考えられます。その場合、屋根は太陽光発電用のCIGS屋根板を使用して屋根の美観をより美しくすることができます。
· 商業規模または公益事業規模での設置
CIGSのソーラーパネルの応用例は多数あり、商業施設や公益事業規模の設備として使用されています。また、耐久性が高く出力も大きいので、世界中の大規模な設置に適しています。
· 窓や建物一体型の太陽光発電
太陽エネルギー革命はすでに始まっており、CIGSソーラーパネルは、今やポータブル機器から建物一体型太陽光発電（BIPV）まであらゆる用途に使用され、よりクリーンでグリーンな電力が供給されています。
· アウトドア用にポータブル性を活かした応用例
今は持ち運んだ先で何をどう使うかを考える時です。このすばらしいパネルを使って何ができるかを考えてみましょう。ノートパソコンや携帯電話、小型のガジェットなどを駆動させようとすると、壁一枚ほどの大きさのソーラーパネルを用意する必要があると考えてしまうかもしれませんが、ラッキーなことにCIGSパネルならこんなアウトドアでのニーズにも完璧に対応してくれます。
まとめ
太陽のエネルギーはタダでたくさんありますよね。太陽のエネルギーは何世紀にもわたって私たち人類のパワーの源となってきましたが、今こそできる限りそれを利用する時なのです。フレキシブルなCIGSソーラーパネルを使えば、家庭用、アウトドア用、ボート用、RV車での旅行用など、低コストで電気を利用できることから、再生可能エネルギーのメリットを無限に享受でき、エネルギーの有効利用を通じた環境保護に貢献することができます。CIGSパネルのフレキシブルでセンスあるデザインは、みじかい期間のうちに米国および世界中の何百万人ものみなさんにえらんでいただけるようになりました。
BougeRVが太陽光発電のワンストップソリューションである理由とは？
BougeRVは、お客様に最高級のソーラーパネルシステムを提供すると決意しています。手頃な価格で家庭・屋外用の高効率な太陽光発電パネルや、スリムでフレキシブルなCIGSモジュールなどのフレキシブルソーラーパネルを提供し、電気料金の節約にも貢献します。
BougeRVでは、お客様が苦痛や不快に感じること、そしてみなさんの楽しい時間を自分たちのことのように考えています。どこへ行っても決して電気のない空間を作らないように、最高品質の太陽光発電装置を提供しています。
よくある質問
1. CIGSパネルの技術は、薄膜太陽電池の中で一番すぐれているのか？
CIGSパネルは信頼性が高く、効率的で、住宅や商業施設での使用にベストなパネルです。有害なカドミウムが少なく高性能という点では、あらゆる薄膜モジュールの中でもっともすぐれています。
2. なぜBougeRVのCIGSフレキシブルソーラーパネルをえらぶべきなのか？
BougerRVのCIGSフレキシブルソーラーパネルは、もっとも人気がありベストセラーの機種です。市販されている他の製品よりも、費用対効果の高いソリューションを私たちは提供しています。
3. CIGSパネルでどのくらい発電できるのか？
それは、パネルのサイズ/定格、パネルの枚数、パネルの効率、太陽電池の温度によります。CIGS太陽電池はとても高効率で、定格出力どおりのエネルギーを出力します。
4. CIGSパネルには耐候性があるのか？
あります。CIGSパネルは、雨や雪から守るために、ETFEという特殊コーティングで製造されています。製造されているモジュールは、IP68の防水性能を持ち、かつ降雨時の排水性を高めることで、パネルの性能をさまたげるちょっとした陰の影響も最小限におさえています。
