太陽光発電協会（JPEA）が主催する「PVJapan2015」が2015年7月29～31日の3日間、東京ビッグサイトで開催された。08年の第1回開催以来、8回目となる今回の展示会だが、出展社数（大学などの研究機関含む）は昨年（14年）の160社、一昨年（13年）の186社と比較すると、今回は153社と伸び悩むかたちとなった。バックシート、封止材、ガラスといったモジュールの主要構成部材の出展ブースは姿を消し、太陽電池（PV）メーカー大手の京セラも出展を見送った。来場者数も前年比1割減の3万7402人（同時開催の再生可能エネルギー世界展示会含む）にとどまった。
　規模縮小の感が否めない今回の展示会だったが、出展企業は積極的に高効率化技術やPVを中心としたエネルギーソリューションを提案した。

ACモジュール提案

　会場で目を引いたのがSunPower（米国）と東芝が展示したACモジュールである。PVモジュールを直列に接続する通常のPVシステムでは、1枚のモジュールに影がかかると他のモジュールの出力も低下するといった問題が発生する。また、小規模なシステムでも大型のパワコンが必要になるなど、設置上の制約も多い。
　一方、マイクロインバーターをモジュールに組み込んだACモジュールでは、モジュール単位で発電量を最大化できるという利点がある。さらに、パワコンが不要のため、狭い場所でもPVシステムの導入が可能になる。
　ACモジュールは10年にインバーターメーカーのSolarBridge（米テキサス州）が市場投入を発表したが、14年にSunPowerが同社を買収し傘下に収めた。

　今回、SunPowerは子会社のSolarBridgeが製造するマイクロインバーターを一体化したオールインワンのACモジュールを発表した。PVモジュールとパワコンを一体化することで、自由度の高い設置、堅牢で信頼性の高いシステム設計が可能と説明している。出力、製品のいずれも25年間の保証がついている。ACモジュールは50kW未満のシステム（住宅含む）に最適とし、北米市場では市場投入済みだが、今後、日本市場でも販売を開始する。

　東芝もSunPower社のSシリーズモジュール（出力250W）と組み合わせたACモジュールを提案した。自社製のマイクロインバーターは電解コンデンサーを使用しないことで長寿命化を実現している。通信方式に920MHz帯を使用することで、スマートコミュニティにも対応している。
　ACモジュールでは、影による出力低下の影響が少ないため、様々な場所にPVシステムが設置できるようになる。東芝は住宅だけでなく、公園、学校、鉄道駅、バス停、高速道路、スタジアムなどへのPV導入を提案している。

PERC技術の採用相次ぐ

　REC Solar（ノルウェー）、SolarWorld（ドイツ）の欧州勢はPERC構造を採用した高性能結晶SiモジュールをPRした。PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）は、セル裏面側にSiO2やAl2O3などのパッシベーション膜を挿入したもので、セル裏面での再結合が抑制できるため、変換効率の改善が期待できる。すでに、韓国のHanwha Q-Cells、中国のTrina Solar、JA SolarなどがPERCセルの市場投入を開始しており、Suntech（中国）も15年に1GWのPERCセルの生産体制を確立することを明らかにしている。そして、Trina SolarはPERC構造を採用した新型セル（5本バスバー）を用いた小型＆高出力モジュール（48セル、モジュール効率17.4％、出力230W）を日本の住宅向けに投入することを発表している。

　調査会社のLuxResearchも結晶Siの高効率化技術としてPERCが有望としている。同社は結晶Siの高効率化技術として、PERC、MWT、Bifacialの3つを挙げているが、高効率化技術の中では投資負担が少ないPERC技術は、今後採用が増えると予測。ちなみに、PERCなどの高効率化技術を導入することで、20年までにモジュール効率は24％に達し、W単価は0.48ドルまで低下すると指摘している。

　REC Solarは、3本バスバーのセルを用いた「PEAK ENERGY（60セル）」と、PERC構造、4本バスバーのセルを半分に分割した「ハーフカットセル」を用いた「TWIN PEAK（120セル）」の2種類の多結晶Siモジュールを展開している。
　最高出力は「PEAK ENERGY」が265W、「TWIN PEAK」が280Wだが、「PEAK ENERGY」は、72セルの大型モジュール（出力315W）やZEPフレームに準拠した「Z-LINK」もラインアップしている。また、ハーフカットセルを用いたWガラスモジュールも参考出品した。

　Solar Worldは、Wガラスを用いた両面受光型モジュール「Sunmodule Protect」とPERC構造、5本バスバーの高性能単結晶Siセルを用いた新型モジュール「Sunmodule Plus」を展示した。「Sunmodule Protect」は2mm厚のガラスを2枚使用し、表面の出力275W、裏面を含めた合計出力は337Wになる。

　「Sunmodule Plus」はPERC構造のp型単結晶Si、5本バスバー電極を採用し、セル効率は21.5％、モジュール出力は300W（60セル）となっている。ちなみに、PERCセルの最高効率は21.7％を達成（15年7月）済み。すでに既存のセル生産ライン（800MW）をPERC用に改造済みで、15年秋から市場投入を開始する予定。需要動向を見ながら、さらなる生産拡大も検討する。また、SolarWorld主導の研究開発プロジェクト「HELENE」では、17年末までにp型単結晶Siを用いたPERCセルで効率22.5％を目指している。

　PERC技術の導入加速が期待される一方で、PERC用製造設備の供給不足といった懸念も指摘されている。PV用製造装置メーカー大手のMeyer Burgerでは、アジアのPVメーカーからPERC用製造ラインの引き合いが増えているらしいが、いずれにしても、製造ラインの安定供給がPERC技術の普及のカギを握りそうだ。

ヘテロ、IBCも続々参入

　国内勢では、シャープ、パナソニック、カネカがIBC（バックコンタクト）やヘテロ接合といった高効率結晶Si太陽電池、さらには、ソーラーフロンティアがフレキシブル基板を用いた新型CIGSを紹介した。
　表面電極による入射光ロスを根本的に解消できるIBC、結晶Si上にアモルファスシリコン（a-Si）層を成膜することで高いパッシベーション効果が期待できるヘテロ接合はいずれも、結晶Si太陽電池の高効率化技術として世界中で開発が進んでいる。

　IBCは、SunPowerとシャープが量産中で、SunPowerは14年にセル効率25％を実現したが、ライフタイムの制御、裏面反射ロスやエッジロスの低減などで26％超の効率が狙えるとしている。シャープのIBCはセル効率22.1％だが、ヘテロ接合を組み合わせたHBCセルで、25.1％（セル面積3.72cm²）を実現している。

　中国のPVメーカーではTrina SolarがIBCセルで24.4％（量産レベルで22～23％）を実現している。8月1日に開催された「FIA ALTERNATIVE ENERGIES CUP ソーラーカーレース鈴鹿」では、Trina SolarのIBCセル（セル枚数565枚）を採用した大阪産業大学（OSU）のソーラーカー「OSU-Module-S」が、5時間で66周を走行し、後続車に3周の差をつけて総合優勝を果たした。

　ヘテロ接合は、パナソニックが1997年からHIT太陽電池の名称で量産を開始しており、R＆Dで24.7％（ウエハー厚98μm）、量産セルで22.5％の効率を達成している。14年には、IBCを組み合わせたHBCセルで25.6％を達成するなど、実用サイズ（セル面積143cm²、150μm）では、世界で初めて25％の壁を突破した。
　今回の展示会では、出力250W、モジュール効率19.5％の新型モジュール「P250αPlus」を出展したが、出力270W、モジュール効率22.5％の高出力モジュール（72セル）の試作にも成功しているという。

　カネカは、従来のa-Siに加えて、15年からヘテロ接合セルを用いた新型モジュール（54セル）の量産を開始している。セル効率は23.6％、出力は260Wで、16年以降、ハウスメーカーなどと協業して販売を本格化する計画だ。

　ヘテロ接合型については、スイスの太陽電池メーカーのEcoSolifer AG（拠点：ハンガリー・ブタペスト）が量産に乗り出すことを発表している。装置メーカーのMeyer Burger社の生産ラインを導入し、16年から生産・出荷を開始する計画だ。
　生産ラインはハンガリーの北西部に位置するジェール・モション・ショプロン県のチョルナ（Csorna）に建設する。15年中に設備を導入し、16年第1四半期（1～3月）中の生産および出荷を予定している。セル生産能力は500MWを計画しているが、当面は年産90～100MW規模で生産を行う。
　さらに同社はブラジルにPVモジュールの生産工場を建設する計画も明らかにしている。生産能力は80MWで、ハンガリーで生産したセルを用いた高出力モジュールを生産する。稼働は16年4月を予定しているが、将来的には、ブラジル国内でセルの生産を行う計画も持っている。

ソーラーフロンティアが新型CIGS

　薄膜太陽電池では、CIGSを展開するソーラーフロンティアが高出力モジュールと軽量＆フレキシブル新型モジュールを展示した。
　同社は現在、主力の国富工場（宮崎）で出力170Wの大型モジュール（モジュール効率13.8％）を量産しているが、15年4月に稼働を開始した東北工場（宮城）では180Wの新型モジュール（同15％超）を生産する。

　一方、用途開発の一環として、薄い金属基板と高機能の樹脂製カバーフィルムを使用した軽量＆フレキシブルCIGSを開発した。モジュールの厚さは1.5mmで、ガラスおよびフレームを使用しないことで、モジュール重量を従来の3分の1まで軽量化（4kg/m²）することができた。変換効率も従来型と同等の数値を実現しているという。

　すでに、シンガポールの空港で実証試験を開始しているが、超軽量、薄い、曲がる、といった利点を生かして、CIGS太陽電池の用途開発、さらには新市場の創出を目指している。

　CIGSは日本、米国、ドイツのベンチャー企業が相次ぎ市場参入したが、その多くが破綻もしくは事業撤退、事業売却に追い込まれている。今のところ、ソーラーフロンティアが唯一、年産1GWの生産能力を誇っている。

　Hanergy（中国）はGlobal Solar Energy（米国）、Miasole（米国）、Solibro（ドイツ）といった欧米のCIGSメーカーを相次ぎ買収し、その技術を取得することで、同事業への本格参入を図ったが、最近では、2000人の人員削減を発表するなど、事業の立て直しに迫られている。

　また、Ascent Solar（米コロラド州）は、中国・江蘇省の宿遷市で計画していたCIGS太陽電池の工場建設を断念し、同市と設立したJVも15年8月に解消したほか、TSMC（台湾）の100％子会社のTSMC Solarも15年8月末でCIGS太陽電池の生産を停止し、同事業から撤退した。
　TSMC Solarは09年の設立で、10年にはSTION（米国）と技術提携し同社からCIGSの技術を取得。12年に台中科学工業園区内に工場を建設し、量産出荷を開始した。生産能力は100MWで、最終的には1GW規模まで拡大する計画を打ち出していたが、コスト低減が進まず、これ以上の事業継続は困難と判断し、事業撤退を決めたという。

　一方、STIONはCIGSの生産能力を現在の60MWから120MWに倍増する計画を打ち出している。協業するAVACO（韓国）と580万ドルで製造装置の供給契約を締結しており、熱プロセス反応炉やTCO成膜装置を新たに導入する計画だ。

　事業撤退が相次ぐCIGSだが、台湾のHulk Energy Technology（HULKet）は積極的な事業展開を進めている。同社は10年の設立で、直動部品（ボールねじ、リニアモーターなど）世界2位のHIWINが筆頭株主になっている。12年から50MWの量産ラインが稼働している。

　HULKet のCIGSは1235mm×1901mmという大型モジュールが特徴で、3つのサブモジュールを連結した構造になっている。バッファー層はCdフリーのZnO系を採用しており、モジュール効率は14％だが、15年7月には量産のCIGSモジュールとしては世界最高出力となる324Wを実現した。
　販売も好調で、50MWの製造ラインはフル稼働状態が続いているという。今後もCIGSは欧米市場での需要拡大が期待できることから、200MWのライン増設を計画しているという。

福島で開発が進む次世代PV

　PVJapan2015と同時開催の「第10回再生可能エネルギー世界展示会2015」では、産業技術総合研究所　福島再生可能エネルギー研究所（AIST-FREA）が薄型結晶Si太陽電池の開発状況を紹介した。

　薄型結晶Si太陽電池は太陽光チーム（高遠秀尚チーム長）が中心となって開発に取り組んでおり、被災地企業のシーズ支援プログラム（6社）や次世代結晶Si太陽電池コンソーシアム（23社）と共同で開発を進めている。
　具体的には、Siウエハーの薄型化、セルの高効率化、軽量Wガラスモジュールの開発を目指しており、Siウエハーは現在の180μmから80μmまで薄型化する。
　高効率セルはPERC構造および両面受光型で20％超、さらにはバックコンタクト型やイオン注入技術の採用で25％超を目指す。軽量モジュールでは、重量を半減しつつ、25年の耐久性を確保する。

　14年度には、高品質Siインゴットと薄型Siウエハーのスライス技術、FREA標準セル作製プロセスの確立、スマートスタック技術、新規モジュール評価方法の開発などに取り組んだ。高品質SiインゴットはFTB研究所、東北大学と共同で開発している。FTB研究所製の石英るつぼは溶融Siと反応しないため、不純物の混入が少なく、一般的なp型Siインゴットに対し、2～3倍のキャリアライフタイムがある。

　スライス技術については、芯径100μmのダイヤモンドワイヤー（ダイヤ砥粒9.8μm）を用いて、120μm厚のウエハーを99.8％の歩留まりで切り出すことに成功している。20cm長のインゴットから取れるウエハーの枚数は従来の600枚から900枚に増えた。
FREA標準セル（p型Si、アルミBSF）のプロセスでは、180μm厚で変換効率19％前後のセルを量産規模（セル生産能力200枚／時）で製造できるようになった。

　一方、高効率化技術として、両面受光型や極薄セルの開発に取り組んでいる。両面受光型（180μm厚）は表面側で19.4％、裏面側で16.1％、極薄セルでは100μm厚手効率16.5％を実現している。
　n型ウエハーの拡散技術としてイオン注入技術を検討している。テクスチャー表面でも深さが均一な拡散層が形成できるとし、セル効率18.7％を達成している。イオン注入による拡散プロセスは装置コストが高いが、セル工程数が半減できるという利点がある。

　低コストの多接合技術として、Pdナノ粒子を用いたスマートスタック技術を開発した。室温かつ常圧で、大面積の接合が可能で、これまでに、GaAs/InP系4接合セルで31.6％の効率を実現している。ボトムセルに薄型結晶Siを適用すれば、高効率と低コストが両立できるという。
　モジュールの新規評価手法として、絶対EL法を開発した。同方法では、モジュール内の各セルの電圧を個別に評価できるため、非破壊で故障個所の同定が可能になる。

　15年度には、薄型でも割れにくいウエハーの作製技術やSi系スマートスタック技術、PERC型やIBCのセル開発に取り組む。IBCでは、イオン注入技術を用いたプロセスの低コスト化を目指す。
　そして、10月には新たなコンソーシアムを立ち上げる。新コンソーシアムでは、0.55mm厚の超薄型ガラスを用いた超軽量Wガラスモジュール（従来比3分の1の重量）を開発する。