利用太陽能電池的實證實驗及設置事例日益增多。在各種用途全面普及太陽能電池所面臨的課題也逐漸凸顯。旨在解決這些課題的舉措也日趨活躍，太陽能電池應用于所有用途為期不遠。

　　目前在“水上”、“農田”、“住宅(屋頂以外)”、“大廈”及“汽車”領域，積極利用太陽能電池的行動日益活躍(圖1)。有些領域已經開始進行實證實驗，并已有了具體的設置事例。為了全面普及太陽能電池，各領域正積極推進旨在解決課題的相關舉措。

圖1　新領域配備太陽能電池的探討狀況及課題

　　在多個領域已開始具體探討配備太陽能電池。如果在解決技術課題方面找到頭緒，很有可能迅速得到推廣。

　　在多個領域已開始具體探討配備太陽能電池。如果在解決技術課題方面找到頭緒，很有可能迅速得到推廣。

　　例如，在“水上”領域，為了解決在船舶上，以及在湖泊等的水面上進行設置時所面臨的課題，相關研究開發(fā)相當活躍。在船舶方面，已有了應對輸出變動的方法，在水面設置方面，連接陸地的布線的耐久性得到提高。

　　在“農田”領域，面臨的最大課題是太陽能電池設置標準不明確。太陽能電池廠商正在準備積累可證實太陽能電池不會對各種作物產生影響的數據。

　　在“住宅”領域，為了滿足減少電源施工的需求，開始在電動卷簾門窗及室內傳感器上利用太陽能電池。在“大廈”領域，由于只在屋頂設置太陽能電池場所有限，因此可設置在墻壁及窗戶上的太陽能電池也已登場。

　　與大廈同樣，太陽能電池設置面積較少的是“汽車”領域。雖然出現(xiàn)了設置于車頂的事例，但今后還需要繼續(xù)開發(fā)可簡便地配備在發(fā)動機罩及車門等處的太陽能電池。

　　水上：通過冷卻效果增加發(fā)電量

　　日本郵船公司旗下承擔技術開發(fā)的MTI公司技術戰(zhàn)略組負責人信原真人稱：“為了將太陽能電池應用于船舶，我們已經實施了目前能夠做到的所有研究。只要條件具備，隨時都能配備�！比毡距]船計劃在2030年左右，通過配備太陽能電池等，實現(xiàn)每個集裝箱平均二氧化碳排放量較現(xiàn)在削減69%的船舶“NYK SUPER ECO SHIP2030”。

　　為了實現(xiàn)上述目標，日本郵船先于2008年12月完成了配備太陽能電池的汽車運輸船“Auriga Leader”，并一直在致力于找出配備太陽能電池所面臨的課題以及開發(fā)解決手段。

圖2　在汽車運輸船上設置太陽能電池

　　日本郵船在汽車運輸船上設置了40千瓦的太陽能電池及115千瓦時的蓄電池等，實施了實證實驗。(攝影：日本郵船)

　　在Auriga Leader竣工之后約2年時間內，配備40千瓦的太陽能電池模塊，調查了太陽能電池的發(fā)電特性。最初約7個月時間的發(fā)電量為32兆瓦時，與設置于東京都陸地上的設備相比多1.4倍左右。發(fā)電量增加的原因在于：(1)航海區(qū)域的太陽高度比東京都高，日照強度較強;(2)平均日照時間較長;(3 )船舶前進時產生的風可冷卻模塊等。

　　另一方面，技術課題也凸顯出來。那就是，在陽光被云擋住等情況下，輸出變動之大超出預想。Auriga Leader上設置有3臺1150千瓦的柴油發(fā)電機，如果采用40千瓦的太陽能電池，可充分吸收輸出變動。不過，日本郵船力爭實現(xiàn)的是，配備可設置在汽車運輸船甲板上的250千瓦的太陽能電池。在這種情況下，有可能難以向船內穩(wěn)定供電。

　　于是日本郵船于2011年6月，新配備了蓄電池，開始進行實證實驗。配備了川崎重工業(yè)公司開發(fā)的鎳氫充電電池“GIGACELL”，容量為115千瓦時。由于實證實驗期間是到2012年年底，因此尚未公開詳細數據，但通過利用蓄電池使太陽能電池輸出變動均勻化，因而沒有對柴油發(fā)電機產生惡劣影響。

　　除了日本郵船，其他海運公司也積極地在船舶上配備太陽能電池。2012年6月，商船三井公司建成了配備太陽能電池的汽車運輸船“EMERALD ACE”。該船在航海過程中將太陽能電池所發(fā)電力存儲在蓄電池中，停泊在港灣中時，利用蓄電池的電力。因此配備了比Auriga Leader更多的、160千瓦的太陽能電池，以及約2.2兆瓦時的大容量鋰離子充電電池。

　　直接浮在水上

　　West Holdings公司采用的方法不是在陸地上，而是通過設置浮體，在水上設置太陽能電池。該公司的調查結果顯示，日本約有790個適合建設百萬瓦級太陽能設施、水面面積在1.5萬平方米以上的湖沼、水庫及調節(jié)池等。

　　West Holdings宣布，自2012年11月起將在1年時間內，在其中10個場所建設共計20兆瓦的“水上百萬瓦級太陽能設施”。

　　關于建設水上百萬瓦級太陽能設施，West Holdings與韓國LSIS公司進行了合作(圖3)。LSIS于2011年11月在韓國人工湖建成了100千瓦的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，正在積極推進水上百萬瓦級太陽能設施的建設。

圖3　在水上設置太陽能電池

　　在湖泊等的水面上設置太陽能電池的舉動日趨活躍(a)。在水深較深的日本海域，要從浮體式可再生能源發(fā)電站為陸地供電，需要使用吊裝電纜(b)。(攝影：LSIS，圖：古河電氣工業(yè))

　　水上百萬瓦級太陽能設施的優(yōu)點在于，借助水的冷卻效果，發(fā)電量有望增加，同時還可削減土地平整費及租賃費等。因此LSIS估算，到2020年，水上百萬瓦級太陽能設施的市場規(guī)模將從2013年的400億韓元，增長到1.8萬億韓元。該公司預測，到2020年，將實現(xiàn)5000億韓元的銷售額。

　　海上設置面臨電纜課題

　　除了湖沼，LSIS還力爭設置于河流及海洋中。不過，在像日本沿岸一樣海底較深的場所，難以設置支架固定太陽能電池，不得不采用浮體式設備。這樣便需要可在海中漂浮使用的“吊裝電纜”(Riser Cable)(圖3(b))。與在湖沼等中不同，電纜由于會隨海浪擺動，因此面臨耐久性課題。

　　風力發(fā)電機領域已先于太陽能電池領域研發(fā)在海上設置的浮體式設備，對于解決同樣課題的研究已取得進展。生產吊裝電纜的古河電氣工業(yè)公司目前正在針對浮體式風電場，加緊強化吊裝電纜。

　　強化的關鍵在于包覆導線的絕緣層周圍形成的鉛(Pb)遮水層。如果水透過遮水層，進入絕緣層，就會逐漸腐蝕絕緣體，破壞絕緣效果，產生“水樹”(water tree)現(xiàn)象。

　　如果是以往6千伏左右的用途，即使水滲入絕緣層，劣化的速度也并不快。不過，浮體式發(fā)電站采用的是22千伏及66千伏高電壓，因此電纜的壽命會變得非常短。為了防止海浪的搖動導致遮水層劣化，必須阻止水滲入。

　　古河電氣工業(yè)為了使電纜能在66千伏的高電壓下使用較長時間，目前正在通過改變遮水層形狀，或改用鉛以外其他金屬材料等，研究如何提高耐久性。無論使用何種方法，都需要考慮不同場所海浪狀態(tài)的差異，進行優(yōu)化。