ドイツの研究者が発表した自己修復コーティングは、太陽光発電用ガラスの強度を7倍に高め、重量を30%軽減する。

ドイツの研究者は最近、太陽光発電用ガラスの微細な亀裂を修復できる特別な自己修復コーティングを明らかにし、その重量を最大40%削減し、強度を元の7倍に高めることができると発表した。この技術は、グラーフェルフィングにある太陽光発電会社EXXERGYとその子会社EXXOSQELによって開発された。この成果を実現するために、同社はウィズバッハのフラウンホーファーシリケート研究所ISCと協力した。この革新は、太陽光発電パネルの重量を30%軽減する可能性もある。チームの報告によると、実験室でのテストは有望な結果を示している。

コーティングは、0.08インチ（2ミリメートル）厚のガラスサンプルの強度を4倍に高めた。同時に、厚さ0.04インチ（1ミリメートル）のサンプルは、未処理の非強化ガラスと比較して強度が7倍に増強された。現在、チームはこのコーティングを全サイズの太陽光発電パネルに適用できるように調整するために努力している。

コーティング強度の向上と応用

EXXOSQELの取締役社長トーマス・ザウアー（Thomas Sauer）は、「実験室サンプルから大型太陽光モジュールへのプロセスには、材料合成、応用技術、モジュール製造に関する豊富な専門知識が必要です」と述べた。ガラスは太陽光発電パネルの重要な構成要素であり、太陽電池や他の電気部品を天候から保護し、太陽光を通過させる役割を果たしている。ガラスの重量は太陽光発電パネルの総重量の80%以上を占めている。従来の太陽光発電パネルの重量は、通常、1平方フィートあたり2.3〜2.7ポンド（1平方メートルあたり11〜13キログラム）である。

しかし、より重い設計は、1平方フィートあたり3.3ポンド（1平方メートルあたり16キログラム）に達することがある。薄いガラスを使用することで太陽光発電パネルの重量を減少させることができるが、同時に損傷のリスクが増加する。製造業者は通常、熱処理を通じてガラスを強化し、亀裂の拡散を困難にしている。しかし、ガラスの厚さが0.08インチ（2ミリメートル）以下になると、従来の熱処理は困難になる。

ドイツのチームの新しいコーティングは、亀裂内部に化学結合を形成することでこの問題を解決している。EXXOSQELによれば、その材料は三次元（3D）複合構造を形成し、分子レベルで共有結合を作り出す。ザウアーは、「具体的には、私たちは複数の成分から三次元交差結合複合材料を作成し、その基体がコーティング施行後に微細亀裂内で共有結合を形成します」と付け加えた。これらの化学結合は、ガラスを破壊するために必要なエネルギーを高め、薄いガラス片をより強固にする。EXXOSQELは、ガラスの質量を40%削減することで、特定の太陽光発電パネルの全体重量を30%減少させることができると予測している。

生産と技術成熟度

チームの現在の目標は、このコーティングを大規模生産に適したものにすることである。フラウンホーファーISCは、最大100リットル（26.4ガロン）の量でこのコーティングを生産するのを支援している。この研究所はまた、製造業者が既存の生産ラインに統合できるように、コーティングプロセスの自動化に取り組んでいる。同時に、EXXERGYはフラウンホーファーシリコンフォトボルタセンターCSPと協力し、より大きなガラス板や太陽光発電モジュールでこのコーティングをテストしている。EXXOSQELによれば、この開発は技術成熟度レベル6（TRL 6）に近づいており、これはモデルまたはプロトタイプが関連する環境で展示されたことを示している。

ザウアーはこの進展の重要性を説明した。「これは、私たちが実際の応用条件に近い状況で初期プロトタイプを成功裏に生産し、圧力テストを行っていることを意味します。」彼らの次の目標は、技術成熟度レベル7に達することである。このカテゴリは、実際の操作環境でこの技術を展示することを含む。成功すれば、このコーティングは太陽光発電パネルの製造に必要な原材料とエネルギーを削減する可能性がある。

EXXOSQELは2026年にデュッセルドルフのGlasstecでこの技術のデモを展示する予定である。このイベントは、世界をリードするガラス業界の国際見本市であり、10月20日から23日まで開催される。

項目	仕様
ガラス厚さ	0.08インチ（2ミリメートル）
強度向上	4倍
重量削減	40%

新コーティング技術が太陽光産業に与える影響

この新技術の発展は、太陽光産業にとって重要な意義を持つ。自己修復コーティングは、ガラスの強度を高めるだけでなく、重量を大幅に軽減することができ、これは太陽光発電パネルの効率を向上させ、輸送コストを削減するために重要である。環境意識の高まりに伴い、製造過程での原材料とエネルギー消費の削減は、持続可能な発展のニーズにも合致する。この技術が大規模生産に成功裏に適用されれば、太陽光発電パネルの設計と製造方法に変革をもたらし、業界のさらなる革新を促進する可能性がある。