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フランスの太陽エネルギー研究所INESは、亜麻や玄武岩などヨーロッパ産の熱可塑性プラスチックと天然繊維を使った新しい太陽光発電モジュールを開発した。科学者らは、リサイクルを改善しながら、環境負荷とソーラーパネルの重量を削減することを目指しています。

前面にリサイクルガラスパネル、背面にリネン複合材を使用

画像: GD

 

フランスのPVマガジンより

フランス代替エネルギー・原子力委員会(CEA)の一部門であるフランス国立太陽エネルギー研究所(INES)の研究者らは、前面と背面に新しいバイオベース素材を採用した太陽電池モジュールを開発している。

CEA-INESのディレクター、アニス・フォイニ氏は「二酸化炭素排出量とライフサイクル分析が太陽光発電パネルの選択における必須の基準となっているため、今後数年間でヨーロッパでは材料の調達が重要な要素になるだろう」と述べた。 、pvマガジンフランスとのインタビューで。

研究プロジェクトのコーディネーターであるオード・デリエ氏は、同僚が環境への影響を低減しながら、モジュールメーカーが性能、耐久性、コストを向上させるパネルを製造できる材料を見つけるために、既存のさまざまな材料を検討したと述べた。最初の実証機は、全複合材料に統合されたヘテロ接合 (HTJ) 太陽電池で構成されています。

「前面はガラス繊維入りポリマーでできており、透明性を提供します」とデリエ氏は言う。「裏面は、亜麻と玄武岩という 2 つの繊維を織り合わせた熱可塑性プラスチックをベースとした複合材料で作られており、機械的強度が得られるだけでなく、耐湿性も向上します。」

亜麻は、産業エコシステム全体がすでに存在するフランス北部から供給されます。玄武岩はヨーロッパの他の場所から調達され、INES の産業パートナーによって織られています。これにより、同じ出力の基準モジュールと比較して、二酸化炭素排出量が 1 ワットあたり 75 グラム CO2 削減されました。重量も最適化され、1平方メートルあたり5キログラム未満となった。

「このモジュールは屋上の太陽光発電と建物の統合を目的としています」とデリエ氏は述べています。「利点は、バックシートを必要とせず、自然な黒色であることです。リサイクルの点では、再溶解可能な熱可塑性プラスチックのおかげで、層の分離も技術的に簡単になります。」

このモジュールは、現在のプロセスを変更することなく作成できます。デリエ氏は、追加投資なしで技術を製造業者に移転するという考えがあると述べた。

「唯一の必須事項は、材料を冷凍庫に保管し、樹脂の架橋プロセスを開始しないことですが、今日のほとんどのメーカーはプリプレグを使用しており、すでにそのための設備を備えています」と彼女は言いました。

 
INES の科学者はまた、すべての太陽光発電事業者が直面するソーラー ガラスの供給問題を調査し、強化ガラスの再利用にも取り組みました。

「私たちはガラスの第二の人生に取り組み、古いモジュールから得られた再利用された 2.8 mm ガラスで構成されるモジュールを開発しました」とデリア氏は述べています。「また、架橋を必要としない熱可塑性カプセル封止剤も使用しているため、リサイクルが容易です。また、耐久性のために亜麻繊維を含む熱可塑性複合材料も使用しています。」

玄武岩を含まないモジュールの背面は自然なリネンの色をしており、たとえばファサードの統合などの観点から建築家にとって美的に興味深いものとなる可能性があります。さらに、INES 計算ツールは二酸化炭素排出量の 10% 削減を示しました。

「今、太陽光発電のサプライチェーンに疑問を抱くことが不可欠です」とジュイニ氏は述べた。「そのため、国際開発計画の枠組みの中でローヌ・アルプ地域の支援を受けて、私たちは新しい熱可塑性プラスチックと新しい繊維を見つけるために太陽光発電部門以外のプレーヤーを探し始めました。また、非常にエネルギーを消費する現在のラミネートプロセスについても考えました。」

加圧段階、加圧段階、および冷却段階の間に、ラミネートは通常 30 ~ 35 分間続き、操作温度は約 150 ~ 160℃です。

「しかし、環境に配慮した材料を組み込むモジュールが増えている場合、HTJ技術は熱に敏感であり、200℃を超えてはいけないことを承知の上で、熱可塑性プラスチックを約200℃から250℃で変換する必要があります」とデリエ氏は述べた。

同研究機関は、サイクルタイムを短縮し、顧客のニーズに応じた形状を作成するために、フランスに本拠を置く誘導熱圧縮の専門家である Roctool と提携しています。彼らは協力して、背面がポリプロピレン系熱可塑性複合材でできており、リサイクルされた炭素繊維が組み込まれているモジュールを開発しました。前面は熱可塑性プラスチックとグラスファイバーで作られています。

「Roctool の誘導熱圧縮プロセスにより、HTJ セルの中心部で 200℃ に達することなく、2 つの前面および背面のプレートを迅速に加熱することができます」と Derrier 氏は述べています。

同社は、投資額が削減され、プロセスのサイクルタイムはわずか数分で、消費エネルギーも少なくなる可能性があると主張している。この技術は複合材メーカーを対象としており、軽量で耐久性の高い材料を統合しながら、さまざまな形状やサイズの部品を製造できる可能性を提供します。

 

 


投稿日時: 2022 年 6 月 24 日