過去数十年間にわたり、太陽電池の課題は効率の最適化、すなわち太陽エネルギーをどれだけ太陽電池パネルで利用できるかということでした。1950年代の太陽電池の効率は8〜14％程度でしたが、1980年代半ばには20％にまで向上しました。現在の標準的なシリコン結晶型太陽電池は比較的安価に製造できるものの、太陽エネルギーの平均15〜23％しか電力に変換できていません。
効率化のため新素材に注目
太陽エネルギーをより多く利用するために、研究者たちはガリウムヒ素やリン化ガリウムなどの異なる半導体材料を試し、シリコンベースのセルよりも高い効率を達成しました。これらの研究では、より広いスペクトルの太陽エネルギーを吸収・変換するために、異なる半導体材料を何層にも重ねて、それぞれの層を段階的に重ねていきました。. 現在、太陽電池による最も効率的なエネルギー生成の世界記録は、6種類の光活性層を重ねたもので、実験室では約50％、現実の環境では40％近い効率を達成しています。
「これまで、理論上の効率が50％を超えるこのような層状の太陽電池は製造コストが高く、コストよりも重量や効率が重要視される人工衛星などの用途に限られていました」とVAT PVプロダクトマネージャーのサンジェイ・パラニヴェルはコメントしています。
ステップセルの設計が起爆剤に
「ステップセルとは、従来のシリコン太陽電池の上に、ガリウムヒ素リン化合物を用いた太陽電池を重ねたものである。この設計により、従来のシリコン太陽電池と同等の製造コストで、より高効率の太陽電池を製造できる可能性が出てきました。
一般的な太陽電池の自動生産ラインは、基板の前処理、薄膜コーティング工程、最終組立（接点、封止、検査）、品質管理まで、すべての生産工程が垂直統合されています。高性能な太陽電池の製造も同様の手順で行われますが、個々の処理工程の品質に対する要求はより高くなります。常に同じ条件での安定したプロセスシーケンスが、ここではさらに決定的な意味を持ちます。すべてのシステムコンポーネントにとって、これは非常に狭いばらつきで性能を担保することを意味し、理想的には特定のプロセス変動を補正する能力が求められます。
重要な生産構成部品
トランスファーバルブは、太陽電池製造における各プロセスチャンバーやステップ間を接続し、製造品質や効率に影響を与える重要なシステムコンポーネントです。
トランスファーバルブは、その動作によって、プロセスにおけるパーティクルの巻き込みや活性化に影響を与え、太陽電池の製造品質に悪影響を及ぼす可能性があります。さらに、太陽電池製造で一般的な大型プロセスチャンバーの熱変形は、大型トランスファーバルブのインターフェイスにおいて、シール品質の変動につながる可能性があります。同様に、望ましくない副次生成物によっても引き起こされます。
最新世代の大型トランスファーバルブである07.7シリーズや、FlapVAT技術を搭載した06.8シリーズなど、VATはメーカーに包括的なソリューションを提供します。
最適化されたシングルモーション設計の06.8は、開閉動作が簡素化されており、開口部の大きさに応じて1.2～2秒という非常に高速なサイクルタイムを実現しています。これにより、06.8は同クラスの大型トランスファーバルブの中で最も高速なバルブとなり、パーティクルの活性化を最小限に抑え、適応性の高いシーリング性能を実現しています。
Sanjay Palanivelは、「新しい高性能太陽電池の成功は、主に "ワットあたりの価格 "で評価されるため、メーカーは高効率のセル技術とコスト重視の製造の間で適切なバランスを保つ必要がある。」と述べています。最新のVATトランスファーバルブは、メーカーがこの目標達成に貢献します。CoO（Cost of Ownership）を考慮することは、ますます重要さを増しています。初期投資コストに加えて、高精度・高信頼性、高速サイクルタイム、低メンテナンスが最適なCoOを決定する基準となっています。"