太陽光発電について

太陽光発電とは

太陽光発電とは

太陽からのエネルギーである太陽光を太陽光モジュール(ソーラーパネル)で電気に変えます。 単体の太陽電池(セル)を数十枚まとめたものを太陽電池モジュールといい、所定の電圧と電流を得るのに必要な数だけモジュールを直列や並列に接続して配列したものを太陽電池パネル(アレイ)と呼んでいます。
発光ダイオード(LED)は、電流を流すと発光しますが、太陽電池はその逆であり、半導体に光を照射すると電流を発生するという「光電効果」を利用しています。一切の燃料を必要とせず、空気汚染もないことが特徴です。
太陽光発電はエネルギー源が無尽蔵でクリーンであり近年は環境問題への関心の高まりから、一般家庭や一般企業の使用も増えています。

太陽光発電システムの仕組み

太陽光発電は、太陽電池を用いて、太陽のエネルギーを直接、家庭で使える電気に変換する発電システムです。
太陽光パネルで発生した電流は直流電流なので、そのまま家電製品などに使用することは出来ません。太陽光パネルで発生した直流電流を普段使っている交流電流にするためにパワーコンディショナという機器が必要になります。パワーコンディショナの役割は、太陽電池が発生する直接電流を最大限引き出すように制御するとともに、交換電力に変換することです。

また、電力会社からの配電線に悪影響を及ぼさないために保護装置を内蔵していたり、自立運転機能も備えていて、停電時に1.5kW程度の負荷に電力を供給することも出来ます。電流を普段使っている交流電流に変換します。
パワーコンディショナで交流電流に変換された電気は、屋内分電盤を通って家庭内の電気機器へ供給されます。家庭内の電気機器では使いきれずに余った電気は余剰分として電力会社に送電して売ることが出来ます。反対に、曇りや雨の日など発電した電力では足りない時や夜間などは、従来通り電力会社の電気を使います。
これらの一連のシステムの運転を連系運転といいます。運転は全て自動で行われるので日常の操作は一切不要です。また、リアルタイムで発電電力量、消費電力量、買電量、売電量をモニターで確認することが出来ます。

太陽電池の原理

太陽光発電システムの中心になっているのが太陽電池です。太陽電池は太陽光(エネルギー)を吸収して直接電気に 変えるエネルギー変換器です。太陽電池はシリコンなどの半導体によって作られており、p型、n型という性質の異なる2種類の半導体が重ね合わせられています。太陽電池に光があたるとプラスとマイナスの粒子が発生し、発生したプラスの粒子はp型に、マイナスの粒子はn型にそれぞれ引き寄せられ、太陽電池の表と裏に付けた電極から電気として取り出すことができるのです。しかし、この時の電流は直流電流ですから、家庭用電力として使用する場合には交流電流に変換する必要が生じます。

太陽光電池の種類

ひとくちに太陽電池といっても、低コストなものから高性能なものなど、性能も形態も様々です。
主に使われているものとして、結晶シリコン系太陽電池があります。

◆単結晶シリコン太陽電池
単結晶シリコン太陽電池は、もっとも古い歴史と実績のある太陽電池です。
単結晶シリコン太陽電池は、セル全体が一つのシリコンになっている太陽電池です。 つまり、シリコンが最大限の能力を発揮できる状態にあるということです。 太陽電池の性能を表す指標の一つにモジュール変換効率がありますが、単結晶シリコン太陽電池のモジュール変換効率は最大18〜19%を記録しています。この値は太陽電池の中では最大級です。高価ですが、高性能で、特に変換効率が求められる用途に使われます。

◆多結晶シリコン太陽電池
多結晶シリコン太陽電池は、現在もっとも広く使われている太陽電池です。
多結晶シリコン太陽電池は、セルの中に小さなシリコンの結晶がいくつも入っている太陽電池です。 モジュール変換効率は、最大で16%を記録しています。 市販の太陽電池の中では高効率ですが、単結晶シリコン太陽電池に比べると発電効率は落ちます。 これは、セル内を自由電子が移動する際に、結晶と結晶の境目でつかまってしまい、その分、性能が低下するからです。 多結晶シリコン太陽電池の最大の利点は、大量生産が可能なことです。それによって、製品価格が抑えられます。 そのため世界の大手メーカーの多くは、多結晶シリコン太陽電池を主力としています。

 

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