太陽光発電分野における炭化ケイ素セラミックスの応用

① 太陽電池の製造工程における重要な担体材料である
炭化ケイ素構造セラミックスの中でも、炭化ケイ素製ボート支持体を用いた太陽光発電産業は高い発展を遂げており、太陽電池の製造工程における重要なキャリア材料として有望視され、その市場需要は業界からますます注目を集めている。

現在、ボートの支柱、ボートボックス、配管継手などは石英製が一般的に使用されていますが、国内外の高純度石英砂の鉱物資源に制約があり、生産能力が限られています。高純度石英砂は需給が逼迫しており、価格が長期間高止まりしている上、耐用年数も短いという問題があります。一方、炭化ケイ素製のボート支柱、ボートボックス、配管継手などは、石英製に比べて熱安定性が高く、高温でも変形せず、有害な析出物も発生しません。石英製品の優れた代替材料として、耐用年数は1年以上にも達し、メンテナンスや修理による使用コストや生産能力の損失を大幅に削減できます。コスト面での優位性は明らかであり、太陽光発電分野におけるキャリアとしての応用も期待されています。

②太陽光発電システムの吸熱材として使用可能
タワー型太陽熱発電システムは、高い集光比（200～1000kW/㎡）、高い熱サイクル温度、低い熱損失、シンプルなシステム、高効率といった利点から、太陽光発電において高く評価されています。タワー型太陽熱発電の中核となる吸収体は、自然光の200～300倍もの強い放射強度に耐える必要があり、動作温度は1000℃を超える場合もあるため、その性能は太陽熱発電システムの安定運転と効率に大きく影響します。従来の金属材料の吸収体の動作温度には限界があるため、セラミック吸収体が新たな研究のホットスポットとなっています。吸収体材料としては、アルミナセラミックス、コーディエライトセラミックス、炭化ケイ素セラミックスなどがよく用いられます。

太陽熱発電所吸収塔

中でも、炭化ケイ素セラミックスは、高強度、大きな比表面積、耐食性、耐酸化性、優れた断熱性、耐熱衝撃性、耐高温性など、優れた特性を備えています。アルミナやコーディエライトなどのセラミック吸熱材と比較して、高温性能に優れています。焼結炭化ケイ素製の吸熱材を使用することで、材料の損傷なく、出口空気温度を最大1200℃まで高めることが可能です。