STC｜太陽電池の標準試験条件

STC

STCは太陽電池・太陽光発電モジュールの性能を比較可能にする標準試験条件である。定義は「放射照度1000 W/m²」「スペクトルAM1.5（Global）」「セル温度25℃」の3要素からなり、実環境のばらつきを排し、カタログ出力値（公称最大出力Pmax、開放電圧Voc、短絡電流Isc、最大出力点Vmp・Imp）の基準を与える。STCの値は屋外実運転の常用値ではなく、基準点での電気的特性を規定するもので、設計者は温度係数や入射スペクトル差、散乱光の寄与などを加味して屋外性能へ換算する必要がある。

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基本の3条件

  • 放射照度1000 W/m²：基準面での直達＋拡散の合計照度。屋外では季節・気象・太陽高度で大きく変動する。

  • AM1.5（Global）：空気質量1.5に対応する標準日射スペクトル。結晶Siの応答に近いが、材料によって感度差がある。

  • セル温度25℃：モジュール内部セルの温度。屋外では周囲温度より高く、風速・実装条件で大きく変わる。

空気質量AM1.5の意味

空気質量（Air Mass）は太陽光が大気中を通過する実効経路長を天頂直下（AM1.0）比で表す。AM1.5は中緯度の代表条件として採用され、紫外〜近赤外の分光特性が規定される。分光応答が異なる化合物系セルでは、AM1.5からのズレが実出力差の一因となる。

測定手順と許容差

  1. ソーラーシミュレータ（多くはclass AAA）で照射し、基準セルで1000 W/m²に校正する。

  2. モジュール背面の制御でセル温度を25℃に安定化させる（熱電対・赤外で監視）。

  3. I–Vスイープを行い、P–VからPmax・Voc・Isc・Vmp・Impを抽出する。

試験ではスペクトルミスマッチ、平面度、照度均一性、パルス幅の影響を補正する。国際規格（例：IEC 61215/IEC 61853）では測定不確かさの扱いが定められており、メーカーはバイアスとばらつきを見込んで「ビン分け」出荷を行う。

STCとNOCT・PTCの違い

STCはラボ基準、NOCTは自然通風・800 W/m²・気温20℃等の条件で「セルが何℃まで上がるか」を示す指標、PTC（PVUSA Test Conditions）は実運転に近い1000 W/m²・20℃・風速1 m/s・AM1.5の屋外準拠条件である。実発電量を見積もる際はSTC定格ではなく、NOCTやPTC、現地の気象データに基づく収量計算が必要になる。

仕様書の読み方と注意点

データシートのPmax、Voc、Iscの欄に「at STC」と明記される。公称許容差（例：±3%）や電圧温度係数β[%/℃]、電流温度係数α[%/℃]、出力温度係数γ[%/℃]を併読し、実温度での性能へ換算する。Iscは主に照度に比例し、Vocは対数的に増減、Pmaxは両者のバランスで決まる。

温度係数の簡易換算

P(Tcell) ≒ P(STC)×{1＋γ×(Tcell−25℃)}。結晶Siではγは概ね−0.3〜−0.45%/℃で、夏季や無風条件では出力が顕著に低下する。

I–Vカーブと照度・温度の影響

照度増加でIscとImpが増え、温度上昇でVocとVmpが低下する。従って最大出力点は季節・時間で移動し、MPPTの追従性能が年間収量を左右する。実測では日射計の校正、セル背面のセル温度計測、ストリングごとのストリング監視が重要となる。

実運用でのズレの主因

  • 温度上昇：屋根上・接地形態・背面間隙で冷却が変わる（NOCTの違い）。

  • スペクトル差：朝夕・曇天・高湿度でAM1.5から外れる。

  • ミスマッチ：部分影・汚れ・セルばらつき。ストリング編成とバイパスダイオードで緩和。

  • 配線損失：長尺のPVケーブルや接点抵抗、端子温度上昇。

  • コンタクタンス：コネクタ圧接不良やソーラーコネクタの規格不一致。

システム側インターフェース

集合回路ではストリングを接続箱で並列集約し、さらに集電箱で系統へ結線する。屋外設置では筐体の熱設計・防水・EMC対策を含む屋外盤の適合が重要で、温度上昇がセル温度に跳ね返って実効出力に影響する。端子・ブレーカ・SPDの定格はSTCの最大電圧・電流だけでなく、低温時Voc上昇や逆電圧、過渡サージも考慮して選定する。

設計・評価の実務ポイント

  • STC→実運転換算：気温・風速・放射の分布を用い、温度係数・配線損・ミスマッチ損・インバータ効率を積み上げる。

  • 受入試験：ロットから抜取りでI–V測定し、メーカー公称のビンと一致を確認。

  • 長期監視：日射・温度・電力の三点ロギングで劣化傾向（黄変、PID、断線）を抽出。

  • 安全余裕：最低気温でのVoc合算、最大日射での電流合算にケーブル・遮断器定格を整合。

よくある誤解

「カタログのW数＝年間実発電の代表値」ではない。カタログはSTCの比較基準であり、収量はサイト固有の気象・設置条件・運用で決まる。また、「AM1.5だから世界共通で同じ出力」でもない。スペクトルと温度の地域差、汚れ・影・メンテナンスが支配的である。設計・運用ではSTCの理解を起点に、NOCT/PTC・温度係数・I–V特性・配線・監視まで系統的に評価することが要諦である。