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太陽光発電の発電原理と特性

ブログ2023/04/15掲載

太陽光発電の発電原理と特性

 

太陽光発電は太陽所の光を電気エネルギーに変換して電気を生み出す発電技術です。

パネル面に太陽光を受けている瞬間だけ発電できるため、天気の良い日中ほど良い発電が見込めます。

太陽光発電は内燃機関やタービンといった駆動部分を必要としないため、人工衛星に電力を供給するなど宇宙事業における電力調達がそもそもの発祥でしたが現在では個人住宅の住宅設備として一般的に導入されるようになりました。

また、太陽光発電は発電過程において有害な排気ガスや二酸化炭素を排出しないクリーンな発電設備として注目されています。

山中や海上、緊急停止時など、電力が調達できない場所においても太陽光が得られる場所であれば発電できるという利点もあります。

太陽光発電のパネルを設置する場所の確保や天候によって発電が左右されるので安定した電源とは言えませんが省エネや脱炭素にかk瀬ないエネルギーとして技術の進歩や社会のニーズに合わせてより効率勝環境に優しい発電方法として開発されていくことが期待されています。

 

 

太陽光発電の原理と特性

太陽光発電設備は、太陽光パネルによって発電した電力をパワーコンディショナーに送り周波数や電圧を商用電源に合わせて調整した上で系統連系する必要がります。

 

太陽光発電システムについての概要や、太陽光パネルの種類や特徴について解説します。

 

 

原料と構造

太陽光発電はシリコンを原料にしたものが最も多く作られています。

太陽光パネルはn型シリコンとp型シリコンを重ね合わせた構造で、日射がパネルの表面に当たると、プラスとマイナス(正孔と電子)が発生します。

正孔と電子はそれぞれ違った方向に電気の流れが得られ、これに負荷を接続することで電流が流れます。

太陽電池の素子1個あたり、0.6~0.7Vの電圧を発生させ、1㎡あたり30mA程度の電流を得られるので、これを直列に接続することで、所定の電圧と電流値を確保できます。

パネル1枚で確保できる電圧が定まるため、これを必要枚数直列構成とした上でパワーコンディショナーに接続します。

 

 

 

 

太陽光発電の出力特性

太陽光発電は、受光面積1㎥あたり1000Wの日射が照射される状態を基準として性能が規定されています。

1000Wの日射は、真夏の南中時に太陽方向にパネルを向けたときの数値であり、太陽光パネルが最も高い性能を発揮できる。

太陽光パネルの定格出力は、パネル表面温度25℃を基準としているが、夏季に直射日光に晒されるパネル表面は60~80℃という高温になります。

シリコン系のパネルでは、温度が1℃上昇する毎に、出力は0.4~0.5程度減少するといわれているため、温度の上昇による出力低下するという特性があります。

 

 

 

 

AM(エアマス)とは

 

AM(エアマス Air  Mass)は光の大気通過量を示す指標です。

光が真上から照射される場合はAM1.0となり、日射角度が変化し、太陽光が大気を通過する長さが長くなるほど数値は大きくなります。

大気圏外でのAMはゼロと規定され、日本国内ではAM1.5が基準となってます。

 

 

 

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