技術報告

BIPVモジュールおよびシステムの国際標準化に向けた建築的技術的課題
The technical and architectural issues toward establishment of international standardization          
石井

久史 *1
野に立ってZEB 実現に向き合うということの表れである。

1．序
ZEB（Zero Energy Building）は、建物規模や建物周辺環境および運用方法など様々な要因により実現可能性が変わる。しかし、ZEBに向けた取組みは、消費エネルギーの削減がコストメリットに繋がるのと同時に地球環境にとっても有意義である。オンサイトで再生可能エネルギーを創出し、それを上手に運用消費することができれば、直接的なエネルギーゼロバランスにも貢献できる。このような取組みは、世界中で進められているはずだが、それでもZEB実現に必要なBIPV（Building Integrated Photovoltaics：

図‑1

2）

ZEB 実現へ向けた進め方概要

建材一体型太陽光発電設備）の姿を街中ではあまり見掛けない。そもそもBIPV 市場は、どの程度存在するのか。わ
1）

一方、ZEB へのプライオリティは、設備の高効率化が国におけるBIPV の導入ポテンシャル量は、既報 によや運用方法が挙げられるが、建築の基礎を掌る良質な外れば2030年ストック需要予測で約49 GW（東南2面に外皮も重要である。建築外皮性能が低ければ、どんなに高壁面積50％設置、屋根面積の50％設置の場合）もあり、効率な機器を配置し運用しても、図‑2に示すように必要

その年間発電量は92,434 GWh /a（設置可能面積3.44億なエネルギーが外皮から「ダダ漏れ」であり、また、不必要2m ）に達する。これは、国内総発電量の約8.9%（2016年度）

なエネルギーが外皮から「ダダ入り」である。そのため、に相当し、BIPV が相当のポテンシャルを有していること

設備の負荷が増加してしまうことが考えられる。

がわかる。このポテンシャルを活かすには、BIPVを適用し易くするための国際規格やガイドラインの整備、適用実現性を高めるための研究開発や技術開発、そして、適用にドライブを掛ける意味での諸制度（インセンティブを促す）の導入が重要である。これらの活動は当然時間を要するが、この時間が BIPV 市場を醸成していく上で必要だとも感じている。2014年に閣議決定されたZEBのロードマップでは、

図‑2

ファサードの熱損失（左）と熱負荷（右）状況

リファレンスから消費エネルギー半減で ZEB ready、そのつまり、建築外皮は竣工後に容易な更新が難しいため、後、再生可能エネルギーの積み増し等で Nearly ZEB、そ

予め性能を確保しておく方が良い。そのため、外皮性能して、最終的には Net ZEB へと誘う戦略である（図‑1）。

を表す U 値（断熱性）や G 値（日射熱取得率）は、重

これは、短期間で ZEBを実現するのではなく、長期的視要な指標となる。そこに発電機能が付与されれば、機能*1

ISHII Hisashi：株式会社 LIXIL

Technology Research 本部

先端コア技術研究所

主任研究員

博士（工学）
13

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集積度は一段と増し、外皮の価値を高められる。既往の種に照らし合せ、実務上の線引きがなされている。この研究では、発電や日射遮蔽以外にも光電効果が G 値を向

棲み分けは、業界に十分浸透しているが、本質的には上させるとの報告3）〜6）もあり（図‑3）、建築外部環境への顕熱負荷低減にも役立つ。このように BIPV の活用は

BIPV という比較的新しい用語について、改めて再定義した方が良いと考えている。

大きな利益をもたらすが、現状では技術的に未整備な状態にある。それは、専門領域が建築と電気に跨るためであり、互いの性能や能力に関する認識・理解が不足している点にある。それらを解消していくには、BIPV に関してインターナショナルレベルでの標準化が必要であり、その取組みを現在、「経済産業省 BIPV モジュールおよびシステムの国際標準化に向けた事業」をベースに IEC（International Electrotechnical Commission）TC82

写真‑1

7）

建材一体型太陽光発電設備のイメージ

PT63092で実施している。そこで、本報では、BIPV を導入する際に必要な技術的課題等に関して、現時点で著者が把握し、考えていることについて概要を説明したい。

写真‑2

BIPV のイメージ

そこで、グローバルでは BIPV がどう捉えられている
図‑3

5）
，
6）

発電時に G 値の性能が向上するメカニズムのかを紹介する。欧州諸国では、BIPV の取扱い方について、比較的大らかで寛容的である。具体的には、BIPVと BAPV（Building Attached Photovoltaics : 添付型・

2．BIPV の定義
BIPV の国際標準化を行っていく上で、最初の技術的据置型太陽光発電設備）が同種として扱われることがあ

課題に定義がある。通常、国際規格では、スコープで定り、道路遮音壁（Noise Barrier）PV も

義付けや対象とする範囲などを明確にするため、ここでは、は無縁でありながら、BIPV の派生 PV システムとして

BIPV を語る上で、今一度定義について整理する。BIPV

国際会議などでは括られていることもある。ただ、遮音の定義に関する議論は、IEA（International Energy

壁一体型 PV システムが BIPV に分類されると何かと混Agency）Task15や BIPV の国際標準化を進める IEC PT

乱を招くので、ここでは、明確に除外しておく。

63092でも行われてきたが、現時点では不確定なため、わが国に馴染みやすい形で定義付けを行いたい。

Buildingと欧州規格である EN 50583-18）では、表 ‑1のように設置カテゴリー別にその特徴が示されている。ここでは、

BIPV を一言で表せば、建材一体型太陽光発電設備と本質的に建材と太陽光発電設備が一体と成しているか否なるが、そこでイメージするのは写真‑1のような戸建かにフォーカスしている。そのため、わが国のように用

住宅用屋根設置型太陽光発電設備（以下：戸建住宅用屋

途や工種による使い分けはなされておらず、ルーバーや根設置型 PV）であろう。しかし、BIPV という言葉に

バルコニーおよび手摺なども BIPV にカテゴライズされなった瞬間から何故かコマーシャルビルディング（写真ている。そういうところが本規格の特徴でもある。また、‑2）など非住宅かつ非木造建築物への適用を連想させ構成部材についても、ダブルガラス（合わせガラス）モられる。その理由は、恐らくというカジュールのような透過性のある部材だけでなく、多様な

タカナ英語にある。わが国では、「住宅」と「ビル」と部材が対象と解釈できる。すなわち、建築外皮を覆う機いうように本来は両者とも Building であるにも拘ら能材と一体化している太陽光発電設備であれば、いかな

ず、建物用途による使い分けをしてきた。そのため、「住る構造、構法および用途であっても一貫して BIPV と呼宅」と「ビル」、「木造」と「非木造」のように用途や工称するという主張が本表からは読み取れる。

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ビルディングGBRC Vol.44 No.2 2019.4

表‑1

8）

ニーや手摺が対象だが、それらが建築外皮の三性能に影EN 50583における BIPV の定義

響を及ぼすことはない。そのため、BAPV に分類される。
同様にカテゴリー A、C の下部バリアや裏面レイヤに存ࡣࠊ

在する建材が性能ラインとして機能するのならば、PVࡵࠊモジュールが Attach されただけとなるので、BAPV

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と判別できる。
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しかし、EN 50583の定義では、BIPV と BAPV との境界が不明瞭となる。建材は様々な用途や役割を持って

図‑4おり、下地材から装飾材、性能を満たす建材に至るまで

9）

外壁の性能ライン

その種類や役割は多岐に渡る。そこで、建材視点だけでなく、建築との一体性として捉えてみる。建築として成3．BIPV モジュールの進化

立する上で建材の役割を明確にすれば、BIPV は、そのBIPV は、単に発電性能を得るだけではなく、建築に適用部位から建築外皮の要求性能にフォーカスする方がおけるデザイン性への対応や建築外皮に要求される性能自然である。一般に建築外皮に求められる性能は、耐風に寄り添う形で進化し続けている。既に先行している欧

圧性、気密性、水密性、断熱性、日射遮蔽性および層間州諸国では、研究機関や企業がデザイン性の高い PV モ

変位追従性など多様であるが、建築が存在し得る最低限

ジュールを提供し始めている。

の外皮性能とすれば、原則風雨に耐えられる性能に絞られる。もちろん、断熱性なども重要であるが、無ければ建築として成立しない訳ではない。そのため、断熱性は外皮性能として二次的位置付けとなる。ここでフォーカ
スすべきは風雨に対する性能なので、風圧力への安全性確保として耐風圧性、風雨による圧力差から浸水を防ぐための気密性や水密性となる。これらを業界では三性能と呼ぶ。この性能を保持した建材が PV モジュール機能を有し、それらの不可分性が満たされたならば、それは
BIPV と定義できる。したがって、ここでは、所定の外

写真‑3

大板 PV モジュール

写真‑4

プリンテッド PV 技術

写真‑5

カラード PV サンプル

図‑5

従来の PV モジュール

皮性能と発電性能を有し、建材として統合した PV モジ
ュールおよび PV システムを BIPV と定義する。この定義で BIPV と BAPV を比較すると、BIPV は Integrate
することで、BAPV は Attach

することであるので、建築外皮の性能ライン（図‑4）で確認すれば、統合されたものとそうでないものとは明確に区別できる。例えば、EN 50583（表 ‑1）に示すカテゴリー E は、バルコ

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欧州諸国では、建築で要求される大板サイズへの対応

トの一つである。その代わり、写真‑3〜5に示したよう例（写真‑3）やプリンテッド PV モジュール（写真‑4）

な独創性のあるデザインや技術的独自性を得ることは難および多様なカラーに対応できるカラード PV モジュー

しくなる。

ル（写真‑6）など豊富なアプリケーションを市場に投入

一方、ビルの外皮や屋根に設置するBIPVはデザイン性、している。ここだけで比較すれば、BIPV モジュールは設置高さ、設置部位、地域および用途地域などによって、型式認証を受けている従来 PV モジュール（図‑5）とはBIPV モジュールのあり方が大きく変わる。BIPV は、建大きな違いがあることが理解できる。BIPV モジュール

築のデザインを具現化するためにモジュールのセル枚数、やシステムは大きく進化し、単に発電効率の向上だけを配置パターンおよびピッチなどは図‑6に示すように多種目指す方向から建築に採用してもらえるためのデザイン

多様となる。性能面でも同様に地域や設置高さ、設置部

性や多様性への対応にシフトしてきていることが伺える。

位によって風圧力が異なるため、ガラス厚や構成は適用
高さや適用部位により変わることが一般的である（図4．BIPV の適用状況‑7）。つまり、型式認証を受けた PV モジュールでは、きBIPV を採用するに当たり、BIPV が建築においてどめ細かな対処ができず、オーバースペックによる無駄がの位置付けに該当し、どのような規制を受けるのかを明生じ、コマーシャルビルディングのような建築外皮へのらかにしておく必要がある。前述からもわかるように、採用には不向きである。また、BIPV は、EN 50583（表BIPV モジュールは建材と一体化しているため、原則、‑1）のカテゴリーB、Dに該当するので、発電能力のみな

建築の規制を受けるが、発電機能も有することで電気安らず、熱性能や視覚などの効果・影響も受ける。そのため、全性などの項目にも確認を要する。しかしながら、現状、より建築環境工学的アプローチが必要となり、型式認証

両者を包含する規格がなく、今後、その整備が急がれる。

された従来 PV モジュールには無かったエンジニアリング

ここでは、建築におけるBIPVの導入プロセスについて、たる職能が求められてくる。このように従来 PV とBIPV

戸建住宅の屋根に設置される PV システムとコマーシャ

システムの導入プロセスには、明確な違いが存在する。

ルビルディングの外皮に採用される BIPV システムとを例に、両者の違いについて説明する。
住宅屋根に載せられる PV システム（図‑5）は、そのほとんどが型式認証された PV モジュールを採用するた

図‑6

6）

多様な BIPV モジュール例

め、WH 寸法、ガラス厚や構成、セル枚数・種類、セルの大きさ・厚さ（結晶系なら5inch や6inch）、インコネ
やタブ線およびジャンクションボックスなどの使用材料が予め定められている。そもそも、なぜ認証が必要なの
かだが、それは、第三者機関により認証試験基準への適合性が証明されることで、消費者が安心して購入・使用できるようにするためである。言い換えれば、製造者や図‑7 建物に作用する風荷重による風圧力の高さ部位別の違い例

製品供給者が安全な製品を確実に提供する、画一仕様に
より品質の安定性やコストの低減などに繋げるためであ

そこで、コマーシャルビルディングなどの建築外皮にり、それは、最終的に利用者へのマージンとして皆が利適用されてきた BIPV は、実務上どのように対応されて益を享受する。この認証された PV モジュールを戸建住きたのかを紐解いてみる。BIPV モジュールに限ると、宅やビルの屋根に計画するのは、建築設計者の役割であ認証を取得しているものは皆無であろうから、既存の建る。建築設計者は、得たいエネルギー量とコストなどの築、材料および電気分野における法規制、規格（ISO、関係から検討を行う。つまり、そこにファサードエンジ

IEC、JIS）、ガイドライン、標準仕様書などを駆使し、ニアや PV 技術者による設計上のエンジニアリングとい安全、かつ要求事項に合致するように専ら建築設計者、う職能は、ほぼ介在しない。設置枚数に即した定格出力

施工者、ファサードコントラクターおよび PV 関連業種

や年間発電予測などは必要となるが、それらはエンジニらが協議し、要求性能を整理して自主的な検証を実施しアの手を煩わすことなく簡単なシミュレーションで処理ている。つまり、認証が取れていないので、認証で担保できる。それが型式認証された PV モジュールのメリッ

されるような要求事項については、独自の試験項目を設

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定し、関係者らの責任で対応してきたのである。このよ表‑2 BIPV に関係する規格および規格案等一覧

うな検討がプロジェクトごとになされることは良いことであるが、建築、材料および電気に跨る BIPV システムをもう少しうまく統合し調和できれば、部分的に簡素化が図れ、各業態が BIPV システムと向き合うことが有意௳ࠊド義になるのではないかと考えている。その動きの一つが㡰

国際規格化による活動である。型式認証された従来モジュールと BIPV モジュールとの違いを規格という枠組み

ᐃの中で如何にして補完し合い、建築としての自由度を尊㡯

重させられるかが BIPV の規格化にとっては鍵となる。

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5．BIPV に関連する国際規格等

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BIPV の適用が今後増えることを鑑みれば、BIPV に関係する規格は、安全で良質な製品およびシステムを供᱁給する上で重要となる。そこで、本章では、PV においてモジュールや試験方法などに関する国際規格および重要な地域規格、過去に提案された BIPV に関する国際規格案等を纏めて表‑2に示し、それらの概要を説明する。
IEC 6121510）は、地上設置型の PV モジュールに対し

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て設計適格性確認と型式認証を行う上で第1部では試験要件、第2部では試験手順について規定したものであり、PV モジュール規格としては、基礎的な役割を果たしていࣝる。IEC 61215-1は、PV セルの種類ごとに IEC 61215-1ụ

1 c-Si、1-2 CdTe、1-3 a-Si と micro c-Si、1-4 CIS とCIGS の4種で運用されている。IEC 61215では、適格性を確認したモジュールの実際の期待寿命は、モジュール

ࣝの設計や環境および運転される条件に影響を受けるため、モジュールの電気的および温度的特性を決定し、かつモ

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ジュールが一般的な屋外の気候に長期間さらされても耐え得ることを確認することが目的である。したがって、戸建住宅の屋根などに適用される PV モジュールもこれࡓ᪥ᑕᐃに準じて確認している。また、ここでの項目は、BIPVに準用できる可能性もあるため、建築外皮特有の鉛直設
置におけるグレアや発電特性などの課題1）, 22）も抽出しな

ụ

がら整備を進める必要がある。
IEC 6173011）は、PV モジュール安全認定について第1部で構造の要求事項、第2部で試験の要求事項が規定さ࣒ࣝれている。この規格では、安全な電気的および機械的動作を提供するための PV モジュールの基本構造要件が示既に廃案となっている旧 IEC 62890や旧 IEC 63092は、されている。具体的には、機械的および環境的ストレス

前者がカーテンウォール（以下 CW）に組込む PV モジ

による感電、火災の危険および人的傷害防止を評価する

ュールおよびシステム、後者が屋根に組込む PV モジュための項目が提供されている。BIPV は建築外皮に適用

ールおよび PV システムを対象としたものである。これするため、人がBIPVモジュールに直接触れることもあり、らは、外壁材や屋根材として機能することを目的とした

この部分の評価項目も参考にして検討すべきである。

規格案であったため、試験項目に電気領域はほぼ無く、
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従来 CW や屋根材の試験項目を中心にテストシーケンス

Gain Coefficient）は、BIPV にとって重要な指標となりが示されていただけで、内容は些か不十分であった。

得るため、試験方法や試験条件など他の規格との調和が

12）は、平面・非集光形の発電を目的とす重要となる。また、この規格では IEC 60904-9とのスペる地上用結晶系太陽電池セルおよび地上用結晶系太陽電

クトルの範囲やその合致度などにおいても調和が必要と池モジュールの出力測定に用いる結晶系太陽電池測定用なるが、窓としての BIPV と建築外皮（CW 構法）としソーラーシミュレータを規定している。ソーラーシミュての BIPV との違いも含め、引続き調整を図っていく必

レータは、電気的性能の他に建築外皮性能に関する熱的要がある。

IEC 60904-9

性能を加味した試験方法について、IEC PT 63092で検ISO / TS 1817817）は、外観・耐久性・安全性への要件、討を行っており、重要な規格の一つと捉えている。現在、試験方法および建築物に使用するダブルガラスモジュー

波長範囲を300-1200nm に拡張し IEC で審議中である。

ルに対して規定している。ISO / TS 18178は建材一体型

13）

は、4部で構成されている。第1部では太陽光発電（BIPV）に適用され、添付型据置型太陽光

定格電力（Wh）の観点から PV モジュールの性能を評発電設備（BAPV）も参照できる。この TS は、原則電気価するための要件が記載されている。第2部では放射照的性能に関する項目を含んでおらず、建築材料に特化し度、周囲温度、風速からモジュール温度を決定するテスているため、IEC 規格と組合せて再構築する必要がある。

ト手順や入射角効果の測定方法および分光感度が示されEN 505838） は、建築用太陽電池の欧州規格であり、ている。また、第4部ではエネルギー定格値の計算に使モジュールとシステムに関して規定している。建築およ用される標準参照気候プロファイルについて記されておび電気製品としての EU 指令に加えて設置形態ごとに、り、第3部では1部、2部および4部のデータを使用して機械的安定性や火災時安全性などの要求事項が設定されPV モジュールのエネルギー定格値を計算する方法につている。材料としてはガラス、ポリマー、金属製シート

いて解説している。

等も広く対象としている。欧州のローカル規格ではあるIEC 61853

14）は、気温湿度で気候の分類を表わしてが、必要項目は参考にして国際規格化に活用していく。

おり、製品テストや適用する際の適切な温湿度を選択す

BIPV に関連する規格は、建築、建材、材料、電気のる資料として使用される（南極と標高5000m 以上を除く）。

分野に跨るため、整理統合するには非常に複雑に映り分

この規格は、試験やシミュレーションなどに活用される。

かり難い。そこで、各規格の特性から全容を図‑8に示す。

IEC 60721

15）

は、いわゆるリテスティングに関す

図中の横軸は設置部位別によるカテゴリーであり、縦軸る規格であり、形式変更、または変更予定の地上用 PV

は規格の対象領域等を示す。図‑8では、合わせガラス

モジュールの型式認証を維持するために必要な項目を規にフォーカスした ISO / TS 18178、PV モジュールとシ定している。材料選択、構成、製造過程の変更は、製品

ステムを中心に纏めた EN 50583に対して、廃案となっの電気的性能、信頼性および安全性に影響を与えるため、ている旧 IEC 63092と旧 IEC 62890を整理し、新生 IEC

BIPV の安全性確保には関連する規格となるが、BIPV

63092-1,-2（Photovoltaics in buildings Part 1 BIPVの特性上、自由度を妨げない様な内容にする必要がある。

18）
modules、Part 2 BIPV systems）
として提案しており、また、ガラス製造側では、BIPV モジュールの型式認証

この規格案の示す領域と他規格との関係性が理解できる。

において、そこから外れるものに対してリテスティング

現在、BIPV としての成立要件をハーモナイズしながら、する項目を規格として議論されている様であるが、そのIEC TC82の PT 63092にて検討を進めている。

IEC TS 62915

進捗状況は定かではない。仮に ISO の建築用ガラスで
BIPV のリテスティング要件を規定するのであれば、単にガラスだけに特化するのではなく、電気的要件（IECTS 62915）や建築的要件も踏まえ、BIPV 規格に相応し
く、形態の自由度との整合性を図る必要があるだろう。
ISO 1946716）は、窓およびドアの日射熱取得率を測定する方法を指定したものであり、窓やドアに適用される。
非垂直窓やカーテンウォール（CW）については、本規格に含まれていないが Informative として窓用 BIPV が含まれている。日射熱取得率試験（SHGC : Solar Heat18

図‑8

BIPV の国際規格化に向けた各規格および規格案の整理

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あれば、大きな差は無いことが報告されている3）~6）, 19）。

6．建築的技術的課題
BIPV 国際標準化に向けての技術的課題を以下の表の参考までに既往の研究より説明する。図‑9は試験条件、網掛け部に示す。また、表中の網掛け無し部は、現時点

図‑10に結果を示す。U 値試験は、JIS A 4710に従い実では国際規格には大きく関係してこないが、一般的に懸施した。透明ガラス（開口率100％：セル無し）と PV モ

念される事項を建築的視点から示している。ここでは、ジュールの開口率が異なる20、30、40％および PV セル

BIPV モジュールおよびシステムの国際標準化委員会建間距離が広く開口率30% のタイプをガラス構成、種類ご築分科会や IEC TC82の PT 63092内で検討が進められとに比較したが、大きな差が無いことが明らかとなった。

ている内容について、開示できる範囲で電気領域を尊重

すなわち、BIPV モジュールは、通常ガラスと同じ U 値

した建築側の視点として私見を交え説明したい。

を採用でき、外皮性能である PAL* の算定などに大いに役立つ。

表‑3 BIPVモジュール規格化に向けた課題と建築的課題

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3）
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,19）

図‑9

通常ガラスと BIPV モジュールの U 値試験条件

図‑10

通常ガラスと BIPV モジュールの U 値の結果

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・日射熱取得率（G 値）
日射熱取得率（SHGC）の測定は、BIPV モジュールでࡵࠊࡿࠋ

も窓と同様に電気回路的に開放で測定していたが、現実的には閉鎖（発電状態）で測定する方が実状を再現できる

以下に代表的項目について、研究成果を交え説明する。
・断熱性能（U 値）

ため、現在、閉回路での試験方法を提案している。BIPV
モジュールの G 値は、閉回路に電気負荷装置を接続した

断熱性能は、窓としての規定とガラスとしての規定の2状態で測定すると、仮説の通り、従来の G 値（開放状態）

種類があり、計算法と測定法が示されている。代表的な

測 定 値よりも向 上 することが 証 明され ている3）〜6）,19）。

のは窓の性能として ISO 10077と ISO 12567であり、ガ参考までに図‑12に G 値試験結果を示す。図中、Open

ラスとしてはISO 10291〜10293がある。断熱性能試験は、

は開放、Closed は閉鎖状態を表す。結果から、開放とアクティブな状態（発電状態）での測定が困難であるこ

比較して閉鎖は低い値となっていることがわかる。このとから、現時点では、従来の測定方法を踏襲することでメカニズムは、図‑3に示す通り、近赤外線に感度のあ十分であると考える。BIPV は、PV セルの配置が複雑る半導体セルを採用した場合、光電効果により近赤外線（図‑6）なこともあるため、断熱性能に対して懸念されるが電力に変換されるため、PV セルで吸収された光が熱方もいるが、現実的には、PV モジュールと従来ガラスのに変換され、室内側への再放射エネルギーが減少する点

板厚、構成、インターレイヤの種類と厚さなどが同じで

にある。
19

GBRC Vol.44 No.2 2019.4認められることをいう。すなわち、実大サイズ試験体や全種類での試験実施を省略できる代表したサンプルサイ
ズのことである。ここでの課題は、主に IEC 61215とISO / TS 18178とで代表サンプルサイズが異なる点にある。IEC では、原則的に実大モジュールを採用するが、試験装置に入らない場合、同様のコンポーネントを持ち、評価への影響が少なくなる代表サンプルサイズが規定さ
図‑11

3）
〜6）
,19）

通常ガラスと BIPV モジュールの G 値試験条件

れている。一方、ISO では、各試験項目に対して試験体サイズが定められており、その種類は多様である。また、
小さなサンプルサイズで良い項目と実大サンプルを要求する項目が ISO には混在するが、試験装置では対応できない大きな試験体への説明が記されていない。まずは、
このような違いから調整していく必要がある。
BIPV モジュールは、従来の認証取得 PV モジュールと異なり、プロジェクトに適用される WH サイズ（写真‑3）、ガラス厚やガラス構成が異なるため、試験設備に合致しないことが多い。また、プロジェクト内でもサイズ違いや構成違いが生じることも頻繁にある。そのため、

図‑12

3）
〜6）
,19）

通常ガラスと BIPV モジュールの G 値の結果

・光源スペクトルによる違い

多様な BIPV モジュールに対応するには、電気的建築的試験項目のクリティカルな部分を抽出し、最適な代表サンプルサイズを規定する必要がある。当てはまらないも

発電出力測定に用いられる IEC 60904-9の光源スペクのは、例えば、別途計算なども含めた手法も組み合わせ

トルは、適用領域が400-1100nm であるのに対し、ISOて共通の項目を構築していく必要があると考えている。

19467の日射熱取得率によるスペクトル適用領域が300-

・リテスティング

2500nm であり乖離している。これは、計測目的が異なリテスティングは、型式認証取得した BIPV モジューるので当然である。PV モジュールの計測では、短波長赤ルにおいて、認証取得後に WH サイズや板厚、材料など

外線領域に感度のあるPV セルが無いため1100nm 以降の仕様変更が生じた場合、その変更度合いに応じて必要項

測定が必要無く、建築側では短波長赤外線領域である目に対する評価試験を再度実施しなければならないこと

2500nm までが熱的性能に影響してくることがその理由をいう。一定条件の下、リテスティングが免除された試である。しかしながら、最近では、従来よりも長波長側

験項目は、仕様変更において一部の再試験が不要となる。

に感度のあるPV セルが開発され、将来的にさらに開発さ

BIPV モジュールは、前述の通り、従来の認証取得れる可能性もあるため、1200 nm クラスまで検討されてPV モジュールとは異なり、各プロジェクトもしくはプいる（前述）。また、ISO では、波長範囲300-2500nm のロジェクト内でも BIPV モジュールのサイズ、板厚、セ相対スペクトル強度は、1100-1700nm で14.1%、1700-

ル配置およびガラス構成などが異なることが多い。その2500nm が4.8% であることから、BIPV における光源のため、型式認証された BIPV モジュールは、リテスティ

実現性や一般化および汎用性も踏まえ、BIPV の日射熱ングが必要となり様々な負担が想定される。そこで、最取得率試験に向けた波長範囲の調整が課題の一つである。

小限の確認で代用できる項目の絞り込みや計算（シミュ・代表サンプルサイズ

レーション）による確認なども一つの方策であろう。仮代表サンプルは、型式認証取得に必要な評価試験におにリテスティングによる試験項目が電気と建材で同じでいて、試験設備に試験体サイズが制限される場合や WHあったとしても、各々の評価ポイントが異なるため、判サイズにバリエーションがある場合など適用される全種

断基準が合致しない場合もある。その際、細心の注意が類の製品に対し、実製品と同等もしくは条件が厳しくな必要であり、これらを踏まえ、BIPV 特有の自由度を阻る仕様やサイズを代表サンプルとして用いることで、実害することが無い様に BIPV モジュールのリテスティン

製品より小さい試験体でも認証評価試験サンプルとしてグについて、その要否も踏まえ議論が必要である。

20

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・鉛直面における発電性能

・防耐火性能BIPV の懸念事の一つである防耐火性能については、

BIPV は鉛直面に設置されることが多いため、周辺環

各国または各リージョンで建築外皮の防耐火性能におけ境の影響として影や反射が生じ、発電性能や周辺へのグる独自の基準を設けられていることが多いと聞く。そのレアによる影響など配慮が必要となる。特に発電性能のため、インターナショナルレベルでの規格化には不向き評価に関しては、IEC 60904、IEC 61853を活用しながとの意見もある。しかしながら、防耐火性能の要求事項

ら、BIPV モジュールおよびシステムにおける性能評価

は各国でほぼ同じであり、共通の関心ごととなっている。

を構築する必要がある。鉛直設置 PV モジュールの発電したがって、規格化に向けた検証が必要ではないかと考量は、従来の屋外設置型 PV モジュールとは異なる評価えている。特に最近では、住宅屋根に設置する従来 PVが必要である。例えば、低入射角時の表面反射効果に対モジュールによる火災問題が指摘されており、防耐火問する評価法や反射光によるグレアの評価および周辺環境

題に限っては、モジュールとして型式認証を受けているからの増分反射光などである22）。

から安心ということだけでは解決できていない。それは、・耐久性能

BIPV が建築と融合して、システムとして最終的な性能

BIPV は建材として用いられるため、要求される耐久評価が定まることに起因するからである。そのため、防性は従来 PV モジュールと比較して遥かに長いことが想耐火に対しては、建築的視点から捉えるべき課題である。

定される。しかし、現状では、耐久性に関わる項目の多BIPV の火災時性状については、既往の研究

20）
, 21）

にて

くは、IEC 61215等地上設置型 PV モジュールから引用

報告されている。ここでは、その一例を紹介する。BIPVされているため、BIPV に合致しているとは言い難い。

における火災リスクとしては、主に以下の3つがある。

そこで、BIPV の要求性能に合致した試験条件や新たな① BIPV モジュールまたは関連周辺機器の電気的エラー

試験項目が求められる。また、原則として、建材と同等の耐久性を PV の電気的な部分に求めるのは厳しいため、による発火。
②近隣建物から BIPV モジュールが火炎に曝され、建築発電部分やその周辺にエラーや不具合が生じた場合には、外皮で火災が拡大するもしくはモジュールを貫通する。

速やかにその部位を回避するか遮断するなどして、電気③内部火災により BIPV モジュールを貫通し上階延焼な的安全性が確保されるべきと考える。そういった項目もどを引き起こす恐れ。

システムとしては必要となるだろう。

これらを検証するために、BIPV モジュールを電気的・耐用性能負荷装置に接続した状態で防耐火試験を実施した。試験

BIPV は、建築と電気の側面があるため、その耐久性結果から、結晶系シリコンを用いたBIPVモジュールでは、やエラー頻度に関しては、どうしても相いれない部分が仮説通り、通常ガラスと同仕様（ガラス板厚、中間膜種出てしまう。また、BIPV は、建築外皮に設置されるため、類や膜厚など）であれば、概ね同等の性能が保てること

一度エラーが生じると、メンテナンスや修理交換のためを証明した。試験時の様子を写真‑6に示す。試験では、に足場を組むなど大掛かりな対応が必要となる。このよ

合わせガラスの一部が剥離落下し、非加熱面側への噴出

うな課題を解決するには、例えば、室内側に設置するな

火炎は若干生じたが、従来ガラスと同様の結果であった。

どの方法が考えられる。具体的には、既存の外皮を構成するガラス面に室内側から透明封止材でカバーされたPV モジュールを貼付ける、ダブルガラスモジュールを室内側に設置する23）（写真‑7）およびブラインド型 PV
モジュール24）（写真‑8）などが挙げられる。

写真‑6 BIPVモジュールにおける発電状態での防耐火試験

20）
, 21）

写真‑7

23）

室内吊下げ式 PV

写真‑8

24）

ブラインド型 PV

21

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これらは、BIPV モジュールのメンテナンス性に対す

謝辞る問題を考慮すれば、一つの解決策として有効な手立て

本報は、著者が委員および建築分科会長を務める経済である。しかしながら、発電性能や室内設置による漏電

産業省建材一体型太陽光発電（BIPV）モジュール・シ

や感電への懸念、電気的エラーによる発火およびガラス

ステムに関する国際標準化事業および IEC PT 63092にの熱割れなどの懸念事項も今後は整備していく必要があ

おいて議論した内容が一部含まれている。本報執筆にあり、現在検討を進めている項目の一つである。

たり承諾頂いた国立研究開発法人産業技術総合研究所の近藤道雄氏をはじめ、本委員会の中島昭彦委員長、同委

7．規格の制定に向けて
現時点では BIPV モジュールおよびシステムに関する員会建築分科会および太陽光発電技術研究組合の関係諸兄に深く感謝致します。

国際規格は存在しないが、地上設置型 PV モジュールを対象とした IEC 61215の認証制度や IEC 61730の電気【参考文献】

安全性に関わる試験等に合致する項目を活用しながら、

1）清家剛，西川省吾，石井久史 他：高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発動向調査等 BIPV（建材一体型太陽光発電）に関する検討，国立研究開発法人新エネ
ルギー・産業技術総合開発機構，2016.9

過去に提案された規格案をハーモナイズし、インターナ
ショナルレベルで要求される基礎的評価項目の構築を現在行っている。その一方で、BIPV の特長と言えるデザ
イン性に基づいた自由度にどう対処するかは、建築にとって非常に重要な部分である。したがって、代表サンプ
ルやリテスティングに関する項目は、BIPV の規格化に向けて要否も踏まえ、しっかりとした調整が必要となる。
さらに評価方法では、鉛直面の発電量や日射熱取得率による新たな試験方法の提案などを通じて、BIPV の適用
し易さを目指しており、ZEB 化を後押しできるようにしたいと考えている。

8．結
本報では、BIPV を導入する際に必要な建築的技術的課題について、経済産業省 BIPV モジュールおよびシス
テムに関する国際標準化事業や IEC TC82 PT 63092などの活動を通じて得た知見を基に、現時点で著者が把握し考えていることをまとめ報告した。BIPV は、建築外
皮性能を有しながら発電性能も有するため、今までにない課題を多く抱えているが、それらが解決されれば、建築のファサードとしての価値集積度は高められ、施主、建築設計者、建築施工者、ファサードコントラクター、PV メーカー、素材メーカーなど全てのプレーヤーにとって有意義となるはずである。
今後は、BIPV が安全にかつ扱い易くなることを目指し、わが国における BIPV の研究開発や技術開発および
実プロジェクトへの適用が盛んに行われ、この国際標準化活動が関係業界にとって良い方向に活かされていくことを期待する。

2）経済産業省資源エネルギー庁省エネルギー対策課：ZEB ロー
ドマップ検討委員会とりまとめ（案），2015.12
3）石井久史，斎藤正文，近藤道雄 他：ガラスファサードに適用される BIPV の熱性能評価 その 1 単結晶シリコンモ
ジュールにおける断熱性能と日射熱取得率，日本建築学会，
2016 年度大会（九州），2016.8
4）近藤道雄，石井久史，斎藤正文 他：ガラスファサードに適用される BIPV の熱性能評価 その 2 Low-E ガラスを用いた単結晶シリコンモジュールにおける断熱性能と日射熱取得率，日本建築学会，2017 年度大会（中国），2017.8
5）Hisashi ISHII；Evaluation of Thermal Properties for BIPVin Glass Facade，EU PVSEC 2017 in Amsterdam
Netherland，2017.9.
6）Hisashi ISHII：Evaluation of Thermal Properties for BIPVin Glass Facade Part 2 Experimental Results of Thermal
Transmittance and Solar Heat Gain Coefficient for Crystal
Silicon PV Module according to ISO standard，EU PVSEC
2018 in Brussels Belgium，2018.9
7）大野二郎，石井久史 他：BIPV って何？太陽を纏う建築，
太陽エネルギーデザイン研究会，2015.7
8）EN 50583：Photovoltaics in buildings Part 1: BIPV
modules，Part 2：BIPV systems，Jan.20169）石井久史：ガラスファサードの形態と構成方法について−
環 境 的 側 面 と 構 造 的 側 面 か ら −，GBRC，Vol.36 No.1，
pp.12-23，2011.1
10）IEC 61215：Terrestrial photovoltaic modules - designq u a l i f i c a t i o n a n d t y p e a p p r o v a l P a r t 1：T e s t
requirements，Part 2：Test procedures，201611）IEC 61730：Photovoltaic module safety qualification Part 1：
Requirements for construction，Part 2：Requirements
for testing，201612）IEC 60904-9；Photovoltaic devices - Part 9：Solar
simulator performance requirements，2007
13）IEC 61853；Photovoltaic module performance testing andenergy rating，201114）IEC 60721；Classification of environmental conditions，22

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Part 2-1：Environmental conditions appearing in nature Temperature and humidity, 201315）IEC TS 62915；Photovoltaic（PV）modules - Retestingfor type approval，design and safety qualification, 201816）ISO 19467；Thermal performance of windows and doors- Determination of solar heat gain coefficient using solar
simulator，201717）ISO / TS 18178；Glass in building - Laminated solar
photovoltaic glass for use in buildings，201818）IEC 63092（CD）：Photovoltaics in buildings Part 1：
Building integrated photovoltaic modules，Part 2：
Building integrated photovoltaic systems，201819）Hisashi ISHII；Evaluation of Thermal Properties for
BIPV in Glass Facade，Advanced Building Skin 2017 inBern Switzerland，2017.10
20）Hisashi ISHII，et.al；Experimental Study on BIPV
Module of Closed Circuit Situation Exposed to Fire，Grand Renewable Energy World Conference 2018 in
Yokohama Japan，2018.6
21）Hisashi ISHII；Experimental Study on BIPV Module
during Power Generation Exposed to Fire，EU PVSEC
2018 Brussels Belgium22）M.Ritzen，S.Boddaert，
F.Frontini，H.Ishii，
K.Kapsis，
S.Inoue，
H.R.Wilson et.al.：IEA PVPS TASK15 Report Compilation
and Analysis of User Needs for BIPV and its Functions，
IEA PVPS，2019.2
23）AGC：アトジュール（仮称）カタログ，201924）石井久史：ブラインド型 BIPV の研究開発，日本建築学会，
2017 年度大会（中国），2017.8

【執筆者】

*1

石井 久史

（ISHII Hisashi）

23