ソーラーパネルの自作③

毎回ご覧いただきありがとうございます。

 

少し間が開いてしまいましたが、ソーラーパネルの自作について、続きをご報告します。

 

先日より高校生は活動再開し、最近ではソーラーパネルのラミネート加工を主に作業しております。

この工程は試作の段階から試行錯誤を繰り返してきましたが、すでに必要枚数の1/3ほどを終えた現段階では、かなり安定した品質で量産しています。

 

 

①モジュールの構造

ソーラーカーに搭載するソーラーパネルは、とにかく軽く・薄くなければならないため、住宅用のようなガラス板を基盤としない厚さ1mm以下の薄いラミネート構造となります。

 

今回の自作ソーラーパネルでは、・・・

表面のフィルムには高機能フッ素樹脂フィルム「アフレックス」（厚さ25μm・ＡＧＣ製）を表裏両面に用い、

セルと表面フィルムの間の封止材には、太陽電池用封止シート「ソーラーエバ」（厚さ0.3mm・三井化学東セロ製）を用いました。

 

 

これら表面フィルムと封止材については、太陽光の透過に関わる発電効率と、走行車体の状態に応じた強度を考慮した上で、可能な限り薄く・軽くを目指して十分な検討を行ってきました。今回は幸運にも各メーカー様からサンプル協力をいただくことができ、上記の各品を選定させていただくことになりました。

また、これら資材の選定や工法（真空加熱の方法）については、検討の段階から関係方々にいろいろご助言いただきました。

ご指導・ご協力いただきました皆様、そして各メーカー様、ありがとうございます。

 

②ラミネート加工の機材

機材といっても、今回、我々の工法は「ドライカーボン」と同様になります。

工場の生産ラインで見られるような特別なラミネーター機器を用いることなく、熱源と真空ポンプ、副資材を用います。

 

熱源以外はドライカーボンで用いるモノと同じですが、肝心の熱源については、ラミネート加工時に封止材となるＥＶＡがしっかり軟化しなければならないため、これに適した専用の釜を自作しました。

 

 

熱源には、ヤフオクで格安入手した中古のホットプレート（同じ製品２台）を用います。入手直後に分解し、鉄板とその周辺部分の縁などを加工したものを２台、横に並べて５８０✕６４０の平板が置けるようにし、熱効率を高めるために合板で作った箱（蓋付き）に入れます。

 

ヤフオクにて入手直後のホットプレート中古品（左）と、

加工により変身したホットプレート（右）

 

電源は家庭用コンセントAC100Vを用いますが、バランス良い温度管理のために２台のホットプレートは電気的に直列接続とします。

これに対して電源電圧が100Vだと電力（発熱量）が不足するため、電圧調整器（スライダック）で130Vまで昇圧することでちょうど良い発熱量が得られます。

 

ホットプレート（一般的な家庭用で定格1500ｗ程度の製品）

　→電熱部の抵抗値Ｒ＝7.5[Ω]／台　　２台で15[Ω]

 

　電圧Ｖ＝130[V]により、

　電流Ｉ＝130／15　＝8.66[A]

　消費電力Ｐ＝8.66^2✕15　＝1126.67[W]

 

このホットプレート単体を定格電圧100Vで使用すると、・・・

　電流Ｉ＝100／7.5[Ω]　＝13.33[A]

　消費電力Ｐ＝13.33^2✕7.5　＝1333.33[W]

 

ホットプレート２台を定格電圧で動作させると2600[W]以上とやや大きな電力となりますが、試験段階（セル1枚のラミネート加工試験）からそこまで大きな熱量は必要ないと感じ、２台直列接続にスライダック全開電圧130Vとしました。

熱量的には１台でも充分ですが、それよりもソーラーパネル前面・均一に加熱するためには同等の面積が必要であることから、このような構成になりました。

この大きさだと125mm✕125mmのセルが縦４✕横３＝１２枚セルのモジュールが最大となります。できればもう一回り大きなモノ（縦５✕横４＝２０枚セルのモジュール）を作りたかったのですが、このあたりの大きさが我々の技術的には手頃であるようです。

温度調整には市販の温度調整器を用います。温度調整器本体とＳＳＲ（リレー）、温度センサの３点セットで3000円程度のモノが通販商品で出回っており、Amazonや楽天などの通販で入手できます。（我々はヤフオクで入手しました。）

今回はすでに入手済・ドライカーボンの釜でも使用している同品を３個使い続けていいますが、これまで一度も誤作動や表示誤差などの問題はなく、信頼性は悪くないようです。

 

 

３つの温度センサのうち、２つは各ホットプレートの内部（ホットプレート付属の温度センサー棒の挿入穴）に埋め込み、もう１つはラミネート加工品の上に置きます。熱源（ホットプレート）と製品の温度を常に把握できるようにしておきます。

 

 

③真空パック時の副資材、他

厚さ４mmの強化ガラスを背板にして、・・・

「フィルム」・「封止材」・「セル」・「封止材」・「フィルム」

・・・の順で積層します。

 

 

強化フロートガラス・・・

ｔ＝4mm　580✕460mm

　全周糸面磨き処理＋４角角落とし加工（１～２mm）

　(株)コダマガラス様にてオーダーメイド（５～６千円）

 

副資材・・・

「バッグフィルム」「ブリーザファブリック」「シーラントテープ」の３点。いずれもドライカーボン（130プリプレグ）の使用に耐える高耐熱性（180～200℃前後）のものです。

 

 

これらを使って、高校生の手作業によりソーラーパネルを作り上げます。

 

・・・次回はいよいよ、ラミネート加工の作業を工程に沿って報告します。

 

引き続き、皆様からのあたたかいご支援、お待ちしております。