特集−金型関連企業が挑む ！ 次世代産業に向けた精密加工技術 開発事例 2 高性能フレネルレンズ用金型 および金型材料の開発 ㈱野村鍍金 田口 純志＊、嶋田プレシジョン㈱ 二俣 表題にあるフレネルレンズは、集光型太陽電池シス 圭吾＊＊ 欧米では CPV 開発プロジェクトの比重が増している。 テム（CPV ; Concentrator Photovoltaic）用集光レン 本稿では、CPV の重要部品の一つであるフレネル ズのことで、平行光である太陽光を変換効率の高い太 レンズの高性能化と低価格化を目的に、経済産業省中 陽電池セルに効率よく光を集めるレンズのことである。 小企業庁の平成 24 年度戦略的基盤技術高度化支援事 想定しているフレネルレンズの有効サイズは 150× 業として採択された「高性能フレネルレンズ用金型お 150 mm、太陽電池セルサイズは 5×5 mm である。 よび金型材料の開発」プロジェクト（PJ）の成果を CPV に使われる太陽電池セルは、多接合化合物太 報告する。本 PJ では、樹脂製フレネルレンズの射出 陽電池のように、可視光から赤外線までの幅広い波長 成形用金型の切削加工による製作・樹脂射出成形・フ から高効率変換できる太陽電池セルで、例えば、シャ レネルレンズ評価を嶋田プレシジョンと神戸大学大学 ープは 2013 年 6 月に集光型化合物 3 接合太陽電池セ 院工学研究科が担当し、また、金型用めっき材料の開 ルで世界最高の変換効率 44． 4％1）を達成している。 発を野村鍍金と大阪府立産業技術総合研究所が担当、 CPV は、有効日照時間が長いほど有利で、北米、 南欧、砂漠地帯では、結晶 Si 太陽電池システムの 2 倍以上の発電効率をもつと言われ、GTM Research 集光効率の高いフレネルレンズの開発を進めている。 射出成形によるフレネルレンズの作製 社の報告2）によると、CPV が有利な北米では、2012 金型用材料の開発から金型設計・製造、射出成形技 年頃から、CPV の発電コストが天然ガス火力のコス 術の開発、レンズ加工を行い、図 1 に示すフレネル トを下回ると予測している。また、資源エネルギー庁 レンズを試作した。透明樹脂には、三菱レイヨン製の の「太陽光発電システム等の普及動向に関する調査」 PMMA 材料 VH5−001（MFR＝5）を使用した。射 （平成 25 年 2 月） では、EIA （US Energy Information 出成形時の製品の金型からの離型性を考慮し、レンズ Administration）の資料を引用し、2011 年北米での の垂直面側に若干の抜き勾配をつけている。今回 PJ CPV の単位発電量当たりの製品価格が結晶 Si を 100 で試作したフレネルレンズの集光効率を測定したとこ ％とした場合に対して、セル価格が 36％、モジュー ろ、88． 5％ という値が得られた。集光効率の測定は、 ル価格が 80％ とそれぞれ CPV が優位にあると報告 He−Ne レーザーとフォトセンサからなる評価装置を している。コスト競争が厳しい Si 系太陽電池に対し 自作し測定した。自作評価装置の信頼性が心配された て、競争力ある技術開発に注力すべきとの観点から、 ことから、集光効率の標準測定試料として、熱プレス ＊ 成形法による市販のフレネルレンズと比較評価したが、 Junji Taguchi：本社技術部 主任 〒555−0033 大阪市西淀川区姫島 5−12−20 TEL（06） 6473−1357 **Keigo Futamata：技術グループ ゼネラルマネージャー 〒612−8291 京都市伏見区横大路天王後 50 TEL（075）611−6405 ０２６ 本 PJ で試作した射出成形品がより優れた集光効率を 示した。さらに、より正確な集光効率の測定のため、 信頼性の高いソーラーシミュレータ3）での計測を検討 している。
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