高専研究室紹介

高専

研究室

紹介

◆番外編 ◆

本校のものづくりへの取り組み〜手作り太陽電池パネルから広がる地域貢献・国際貢献〜
山形県立東根工業高等学校

１ はじめに本校は、機械システム科・総合技術科（自動車専攻・デ校長

大津清

２ 取り組み（１）２枚の手作り太陽電池パネルザイン専攻）・電子システム科の工業科と生活クリエイト関

平成20年１月に国際協力 NGO ソーラーネットの指導・係の家庭科を設置した専門高校であり、「至誠創造」を校是

協力のもと、工業科だけでなく家庭科の生徒も含めた１年に、「叡智・希望・誇り」を教育目標として、今年で創立61

生17名で２枚の太陽電池パネル（68ワット）を手作りで完周年を迎えた。

成させた。生徒は、買うものだと思っていた太陽電池パネ

本校では、工業科と家庭科の枠を超えた自由な発想とお互いが持つ技術を融合させ、世の中に役に立つものづくりルが、はんだ付けによって製作できることに驚きと手応えを感じた。

をすると共に、生徒が授業で学習していることが、社会で役に立っていることを実感させることを目的として、平成19年７月にものづくり委員会を設置した。
「アイディアを形！」をテーマに、「ものづくりによる社会貢献」「企業との協力」「ものづくりによる国際貢献」の３つをキーファクターとしてこれまで、以下の取り組みをしてきた。
■これまでの主な取り組み（平成19年度）
・ものづくりアイディアコンテスト2007
・食の甲子園への参加
・手作り太陽電池パネル講習会（平成20年度）
・ものづくりアイディアコンテスト2008
・あ！芽宿りの実物大の製作

写真１

はじめてのセルへのはんだ付け

・アイディアエコバッグの製作
・全校生手作り太陽電池パネルの製作（平成21年度）
・知的財産権の推進（２）全校生による手作り太陽電池パネル（a）全校生に対する環境教育の実践
５月のロングタイムホームルームを利用し、学年集会の・手作り太陽光発電を核とした事業の実施

形式で各学年１回ずつ環境問題とこれからについて説明を・生活に役立つものづくり活動の実施した。特に、国際的に日本が置かれている立場について京・PV

都議定書を中心に話をした。また、手作りで太陽電池パネJAPAN への出展

・光プロジェクトの支援

ルを作る取り組みについて、映像を用いながら説明した。

ここでは、昨年、本校は創立60周年を迎え、ものづくり（b）太陽電池パネル製作の実践委員会が中心となり取り組んだ「全校生手作り太陽電池パネル」と、そこで得た技術を学校の枠を越えて、地域貢献・海外貢献を念頭に置き、社会に役立つことを実感させる取り組みを報告する。

全校生徒を35班に分け、放課後１時間ずつ６月から９月にかけて実施した。
実践の内容は、太陽電池セルにリボン状の銅線をつけることと、銅線付きのセルの連結作業である。１時間の流れは次の通りである。
・この取り組みについて

34

SEAJ Journal 2010. 1 No. 124（15分）

山形県立東根工業高等学校
・作業内容と工程（15分）た。この作業中に手作りである最大の特徴を出すためにセ・製作の実践（30分〜40分）

ルを並べ変えて「H」
「I」
「G」
「A」
「S」
「H」
「I」
「N」
「E」

太陽電池セルは、卵の殻のように薄く割れ易いので、はんだごてによる温度変化に気を付けながら注意深く作業しなければならなかった。

（東根）の文字を作ることにした。
ラミネート工程では、作業手順の見直しにより、１日でラミネートできる枚数は飛躍的に増やすことができた。しかし、強化ガラスがラミネート中に割れてしまったり、ラミネート中にセルが断層のように割れたものもあった。
最終組立工程では、工夫を凝らしながらスムーズに進むことができ、品質検査では、１枚ずつ、照度・発電電圧・電流を計測した。人工太陽といった装置が学校に無かったため、自然光での測定となった。検査結果は予想以上に製品のばらつきがあったものの、予定していた発電量には達していた。
そして、平成21年２月３日に全校生徒を前に完成披露と点灯式を行い、最大発電量3.2キロワットの太陽光発電所を完成させた。

写真２

はんだ付けを教えあう

７月に入り、電子システム科３年の課題研究班が、パネルの形にする完成工程と設置作業に加わった。取り組みの内容は次の通りである。
・ 34 枚の太陽電池セルを連結させる最終連結工程
・ ラミネート（真空熱圧縮）工程
・ 太陽電池パネルモジュールの状態にする最終組立工程
・ パネルの品質検査
・ 設置作業の手伝い
最終連結工程は、太陽電池セルに銅線をつける作業より
写真４はるかに難しく、割れることも多くあった。また、割れて完成した太陽光発電所いないかどうかの確認作業は非常に神経を使う作業であっ（c）東根工業高校太陽光発電所の特徴①太陽電池パネル100枚すべてが生徒の手作り
太陽電池パネルには、１枚１枚に製作者の氏名と取り組んだ日付が記されている。
・ 製作期間平成 20 年５月７日から平成 21 年２月３日

・ 製作に携わった生徒

延べ 845 名

・ 使用したセルの枚数

4236 枚・ 総製作時間

293 時間・ １枚の太陽電池パネル
大きさ

W535×D625×H35［mm］

重さ４［kg］

最大出力34［w］

・ 使用した太陽電池セル
単結晶
写真３５インチセル

１/ ２サイズ太陽電池セルの割れをチェック
SEAJ Journal 2010. 1 No. 12435

一般的に太陽電池パネルは真南で 30 度の傾きでとして評価方法を検討した。市販品との単純比較設置する。しかし、設置場所の関係から南東方向するため、交流に変換して使用している 96 枚分のを向いている。そこで、発電量を向上させるため
高専研究室紹介に、夏季５度、冬季は４５度に角度を変えられる発電データを利用することにした。

ように設置している。
②太陽電池パネルの角度が可変

表１

表１

一般的に太陽電池パネルは真南で30度の傾きで設置する。
③交流と直流の両方を利用

１００枚の太陽電池パネルのうち９６枚を学校

こで、発電量を向上させるために、夏季５度、冬季は45度の電力（交流に変換して利用）の一部として使用に角度を変えられるように設置している。
し、４枚を駐輪場の LED 照明の電源として使用し③交流と直流の両方を利用
100枚の太陽電池パネルのうち96枚を学校の電力（交流にている。

変換して利用）の一部として使用し、４枚を駐輪場の LED④太陽光発電所の概要

照明の電源として使用している。

太陽光発電所概要図
・最大

直流の利用

出交流の利用

１kw 当たりのパネルの発電量の比較

本 校

2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月

しかし、設置場所の関係から東南東方向を向いている。そ図１④太陽光発電所の概要

1kw 当たりのパネルの発電量の比較

全国平均 山形県平均

45.9
85.9
103.6
128.7
122.7
101.3
104.5
92.7
71.4

7391
104
105
100
100
104
93
86

（単位 kwh）【出展】平均データ

山形県より（単位 kwh）【出展】平均データ

50
84
108
115
111
100
1029081
山形県より

５月から８月までの４ヶ月間全国平均を超え、５月から８月までの４ヶ月間全国平均を超え、５月から力９月までの５ヶ月間山形県平均を超える結果となった。パ
５月から９月までの５ヶ月間山形県平均を超える����������３ネルの角度を変えられるようにしたこともあるが、手作り結果となった。パネルの角度を変えられるように市販製品と引けをとらない結果となっ１の太陽電池パネルが、したこともあるが、手作りの太陽電池パネルが、�����������充放電
コントローラている。

バッテリ

９

市販製品と引けをとらない結果となっている。

（d）手作りを通してインバータ

６ この取り組みから、製作の面白さや楽しさを伝えること（ｄ）手作りを通して[W]ができ、だれもが確実にできる治具を考案したり、生徒にこの取り組みから、製作の面白さや楽しさを伝�� �0 �年����
2009 年 2 月 3 日 発電開始

Ver.２

パネルをつくることによって多くの経験を積み、マニュア

流用３０６０[W]
図１ 太陽光発電所概要図
直流用案したり、生徒に創意工夫と自己改善意識が芽生

ルにはない作るために必要なノウハウを身に付けた。その

１３６[W] 姿は、とても頼もしく思えた。
えた。また、生徒は１００枚のパネルをつくるこ・最大出力3196［W］ 交流用3060［W］
・大きさ
直流用 136［W］【パネル角度４５度の時】・大きさ

交創意工夫と自己改善意識が芽生えた。また、生徒は100枚のえることができ、だれもが確実にできる治具を考完成した発電所の発電量は、学校全体の消費電力量のほとによって多くの経験を積み、マニュアルにはなんの一部にしか過ぎない。しかし、発電量をはるかに超えい作るために必要なノウハウを身に付けた。そのる量で学校全体の消費電力量が減少してきている。この省

W１３６５０×D１８２５×H１９１３[mm] エネルギーの実現は、生徒が自分たちが作ったという誇り姿は、とても頼もしく思えた。

【パネル角度45度の時】【パネル角度５度の時】
W13650×D1825× H1913［mm］

完成した発電所の発電量は、学校全体の消費電と、環境に対する意識が向上といえよう。

【パネル角度５度の時】
W13650× D2542× H1297［mm］（３）光プロジェクト【パネル部のみの大きさ】「光プロジェクト」―光の架け橋・心の架け橋―と名付け

W13650× D2581［mm］

た事業に取り組んでる。これは、モンゴルに太陽光発電シ
ステムを設置するプロジェクトである。このプロジェクト

・その他【交流部】 インバータ容量
系統連係方式【直流部】 バッテリー容量
LED 照明4.0［kW］のねらいは、次の通りである。

みなし連係方式①生徒や地域の方々に地球温暖化などの環境問題について

12［V］90［AH］
22［W］×４（１個当たりの明るさ蛍光灯55W 相当）⑤フィールドテスト

目を向けさせること②世の中に役に立つ「ものづくり」を行うこと③「ものづくり」により国際貢献、国際交流を行い、「光の架け橋・心の架け橋」になること

生徒が手作りした太陽電池パネルが市販されているパネ

このプロジェクトのきっかけは、平成20年４月、本校生

ルとどの程度の差が出るか、また、製品として評価方法を徒会の役員が、山形大学工学部に入学したモンゴル人留学検討した。市販品との単純比較するため、交流に変換して生と交流からである。科学者になって環境問題を解決し、使用している96枚分の発電データを利用することにした。

祖国モンゴルの発展に貢献したいという彼女の夢に生徒達は大いに共感し、自分達の学んでいる技術を使って彼女の夢に協力できないかと考えた。そして、留学生と共に移動

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SEAJ Journal 2010. 1 No. 124

山形県立東根工業高等学校式住居「ゲル」の太陽光電化システムを作りあげた。の国際交流も深めることができた。

今年に入り、昨年作り上げたシステムを、現地の電気事

今後、現地の方にメンテナンスも協力いただきながら情に合わせることと、発電した電気エネルギーを効率よくフィールドテストを行う予定である。さらに、平成23年まで、使えるものにすることを目標にし改良を加えた。

このフィールドテストの検証を受けて、改良を加えた３〜５枚の手作り太陽電池パネルとそれを利用するための自作の電化装置を毎年現地に設置する予定である。太陽光発電システムが将来、モンゴル伝統の移動式住居にも広がって欲しいと願っている。このプロジェクトによりモンゴルとの絆を深めて「光の輪」を広げていきたいと思っている。

【生徒感想】（モンゴル JICA 事務所訪問に際して）■３年 女子生徒
はるばる日本からモンゴルに来て、モンゴルの素敵な文化に触れることができ感激しています。そして、新モンゴル高校の皆さんのソーラーパネルに対する情熱を感じられて私達メンバー一同、とても感動しています。今回、このような形で国際交流できたことをうれしく思っています。
たくさんの方々の協力があって、私達はモンゴルにソーラー
写真５

現地高校生との組立作業パネルを設置できました。感謝の気持ちを忘れず、これからも頑張っていきたいと思います。

そして、８月15日（土）から19日（水）まで、本校生徒■２年 男子生徒

８名が新モンゴル高校を訪問し、手作り太陽電池パネル（縦私は今年から本格的に活動に参加しました。最初は分か62.5センチ、横53.5センチ、６枚）204ワットを設置して、らないことが多くて先輩達の作業風景を見ながら覚えてい現地の高校生に原理や作り方などの技術指導を行い、喜びきました。昨日の点灯式では、皆の夢が叶ったので嬉しかっあふれる感動的な点灯式を行ってきた。

たです。モンゴルに来て交流会やホームステイをさせていただいたりと充実した毎日を過ごしています。また昨日は、皆でテレルジ国立公園に行きゲルに一泊してきました。そこではモンゴルの学生との話の中から学ぶことがたくさんありました。例えばノーベル賞をとる。日本の大学や専門学校に行ってパイロットになる。モンゴルで一番大きいビルを建設する。など、とてもしっかりした夢を持って勉強に励んでいることを知り、とても刺激になりました。モンゴルに来て良かったです。

３ 最後に
今後も手作り太陽電池パネルを核として、市民を対象とした公開講座等での地域貢献や、国際貢献を念頭に置いたものづくりに取り組んで行きたいと考えています。
今後とも、皆様方からのご支援とご協力を賜れますよう
写真６

太陽光発電システム

点灯式

よろしくお願い申し上げます。
最後に、このような発表の場を頂き、関係諸氏に感謝申

このたびの訪問では、太陽光発電システムを設置するだし上げます。

けでなく、交流会やホームステイなどにより現地高校生とSEAJ Journal 2010. 1 No. 124

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