多結晶について

「多結晶」とは?

多結晶シリコン太陽電池の拡大図

「多結晶」、またの名を「多結晶シリコン太陽電池」といいます。
単結晶よりも製造コストを抑えるために開発され、モジュールの価格は単結晶より安く、現在最も普及が進んでいる太陽電池となります。

この多結晶は「キャスト法(鋳造法)」といわれる製造方法で作られています。
多結晶のモジュールは素材に余ったシリコンなどを使用し、断片された小さな単結晶の集合体であることから、モジュール表面はひびが入ったようなまだら模様が特徴です。

「キャスト法(鋳造法)」とは?

多結晶の製造方法であるキャスト法、またの名を鋳造法とはシリコンなどの素材を高温によって液体化させ、鋳型に流し込んで冷やし固める方法です。
簡略化した手順は以下の通りとなります。

製造方法

(1)原料を高純度の石英るつぼに投入し、高温1420℃前後の熱で溶かします。
(2)多結晶ではそのままるつぼの中で液体をゆっくり冷却するか、鋳型に流し込んでゆっくり冷却します。
(3)固まった後、取り出して初めに分厚くカットし、次にそれを0.2mm程度まで薄くカット。研磨などの必要な加工を施し、洗浄、品質を検査します。
(4)その後出来上がったセルをモジュール化することで、最終的に多結晶シリコン太陽電池となります。

また近年では、るつぼや鋳型の容器壁などから混入する不純物を除去するための、電磁キャスト法と呼ばれる新しい多結晶製造法が開発されました。
金属製のるつぼを使用し、電磁誘導による液体化したシリコンが浮遊することでるつぼや鋳型にほとんど接触することなく、インゴットを製造することが出来ます。

多結晶のメリット&デメリット

多結晶のメリット

■単結晶よりも価格が安い
多結晶は太陽電池をつくる過程で不要となったシリコンなどを再利用しているため素材が集めやすく、また製造工程も単結晶は異なるため製造コストを安く抑えることができます。そのためモジュール価格も安価です。

■変換効率の向上も可能
多結晶はその製造工程上、シリコンの塊を円柱状にしか作れない単結晶とは異なり、シリコンの塊を四角形の形にすることが出来ます。四角形にすることで並べるセルの隙間を減らすことができ、セルの面積を大きくすることで変換効率向上も可能となります。

多結晶のデメリット

■発電効率は単結晶に及ばない
多結晶は断片された小さな単結晶の集まりで構成されているためシリコン原子が統一されておらず、太陽光を受けても変換効率は単結晶よりも低くなってしまいます。
ゆめソーラーが取り扱うメーカーで一番、多結晶で変換効率が高いモジュールは、カナディアン・ソーラーの「CS6V-210P」という210Wの製品で、その変換効率は17.2%という数値に達しています。

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