东洋铝业的
创新
创新
终结“太重了无法安装”的
困境。
突破屋顶限制的
太阳能电池板！
～实现传统产品一半重量的
“轻量化电池板”开发秘闻～
想要引入太阳能发电，但因“屋顶无法承受重量”而放弃的情况并不在少数。特别是在工厂和仓库等既有建筑中，电池板的重量往往成为瓶颈，导致无法安装。东洋铝业提出的“轻量化电池板”重量仅为普通太阳能电池板的一半左右，却依然保持了发电性能和耐久性。他们是如何克服“越轻越脆弱”这一常识的呢？我们将深入探究其开发背后的故事，看看它是如何为那些曾经无法安装的屋顶带来新可能性的。
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“屋顶承重不足”，这一句话就否定了一切
在工厂和仓库的屋顶上安装太阳能电池板。乍看之下是个简单的话题，但实际上，很多案例在最初阶段就不得不止步。最大的因素是屋顶的承重限制。屋顶的承重能力通常在10kg/㎡左右，而传统太阳能电池板约为12kg/㎡。正是这微小的差距，决定了能否安装。“计算结果显示无法安装，这样的案例真的非常多。”东洋铝业新事业创造部门的M先生回顾道。
尽管引入发电设施有望带来削减电费和降低CO₂排放等效果，但“想装却装不了”的状态在各地不断出现。在技术问题之前，“重量这一物理限制”已成为一道巨大的高墙。
事实上，东洋铝业在太阳能相关业务领域已有约30年的深厚积累。正是因为拥有在太阳能电池板背板等材料领域积累的专业知识，才能够正面挑战“轻量化”这一难题。
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加固就行了吗？成本成了拦路虎
那么，加固屋顶本身能解决问题吗？理论上是可行的，但现实并非如此简单。加固工程需要数百万元规模的费用，工期也会延长。结果往往导致项目收益恶化，投资决策变得困难。另一方面，市场上虽然也存在轻量型面板，但由于“虽然轻但对耐久性存疑”的原因，很多情况下被放弃采用。M先生表示：“仅靠轻量化无法推动现场应用。”所要求的不仅仅是轻便，而是同时满足强度、可靠性和成本，实现这一切的现实解决方案。
研发过程绝非一帆风顺。据称，技术团队在反复试制的过程中，不断探索最佳的材料构成。其中，面板背面使用的“背板材料”尤为关键。
采用更轻的材料确实可以减轻重量，但仅此一点会导致强度不足。反之，如果重视耐久性，成本就会上升，导致产品无法成立。如何兼顾“轻便”、“强度”和“成本”这三个条件？探索这种平衡是整个过程中最艰辛的部分。他们从各种材料厂商处订购样品，实际进行模块化处理，并反复进行性能评估。据称，他们进行了多次验证，包括“这个强度不够”、“如果不更轻就没有意义”等。他们追求的不是单纯的轻量化，而是“现场可用的轻量化”。
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轻量还是强度？无法回避的权衡
在太阳能电池板的设计中，轻量化与强度本质上是一种权衡关系。如果减轻重量，其对风压、积雪和冲击的耐受性往往会降低。另一方面，如果优先考虑强度，重量就会增加。其中一个巨大的挑战是玻璃的存在。太阳能电池板的玻璃部分重量很大，虽然变薄可以减轻重量，但相应地，强度下降的风险也会增加。
针对这一点，东洋铝业将目光投向了背板材料技术。该公司多年来一直从事太阳能电池板背板（背面材料）的开发与供应，并拥有丰富的业绩。在当时，其全球市场份额一度超过50%，积累了关于材料构成和耐久性设计的专业知识。M先生表示：“即使使用薄玻璃，通过改进背面的材料也能保持强度。这就是我们的核心理念。”通过将自主研发的高强度背板材料与薄型玻璃相结合，他们成功解决了“既轻又强”这一难题。
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重量减半，性能不减甚至更优
经过这一系列的反复试验，最终诞生了彻底重新审视结构设计后的轻量化面板。通过采用薄型玻璃、重新设计部件平衡等多种改进措施，重量成功降低至5.9kg/㎡，约为传统产品的50%。即便如此，其抗风压、抗积雪及抗冲击性能依然得到了保障。
此外，施工便利性也是我们重点考量的因素。一般的太阳能面板主流固定方式是利用金属件固定周围的铝制边框。然而，市面上不少轻量化面板需要采用粘贴式等特殊施工方法。对于施工方而言，这些施工方法门槛较高。事实上，东洋铝业起初也曾考虑采用橡胶边框以进一步减轻重量。但由于现场反馈“施工困难”，我们随即改变了方针。我们宁可牺牲一点重量，也要将其改为能够通过常规施工方法进行安装的铝制边框结构。“如果施工方法与平时不同，施工公司会产生抵触情绪。但我们的产品可以像普通面板一样处理。这一点我们非常在意。”
这种“现场视角”的设计，不仅让施工方感到安心，也为引入该产品的企业带来了安全感。“如果是粘贴式，客户有时会担心是否真的没问题、会不会被风吹走。从这一点来看，使其接近通用施工方法意义重大。”
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为无法安装的屋顶，提供发电新选择
随着轻量化面板的出现，太阳能发电的选择范围扩大到了以往无法安装的建筑物上。最初的导入是从超市门店的安装开始的。也有因新闻报道而收到咨询的项目，认知度正一点点扩大。
然而，产品研发出来并不意味着能立即投入使用。起初施工网络并不完善，与支架制造商的合作也需要从零开始构建。M先生回顾道：“不能只停留在‘因为轻所以好’的层面。如果不能连同安装一起实现，就没有意义。”实际上，他们曾多次与支架制造商前往现场进行验证，甚至出现过“这种方法果然无法安装”而不得不重来的情况。据说在与多家制造商反复进行试错后，终于实现了落地应用。
目前，从导入到安装都能在较短时间内完成的体制正在逐步完善。此外，不仅在日本国内，海外业务也已启动。在泰国，已经出现了安装在停车场屋顶的案例。对于以往因重量问题而难以安装的场所，轻量化面板也有可能实现导入。M先生有力地说道：“我们的优势终究还是‘轻’。今后，希望能进一步扩大提案范围。”
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