太陽光発電の原理と特徴

太陽光発電の原理

太陽光発電は、正方形に配列された太陽電池を使用して太陽放射エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電技術です。

太陽電池の動作原理の基礎は、半導体 PN 接合の光起電力効果です。いわゆる光起電力効果とは、簡単に言えば、物体に光が当たると起電力と電流が発生し、物体の電荷分布が変化する効果です。太陽光やその他の光が半導体 PN 接合に当たると、PN 接合の両側に電圧が発生します。これを光生成電圧と呼びます。

太陽光発電システムは、ソーラーパネル、ソーラーコントローラー、バッテリー（群）で構成されます。各部分の機能は次のとおりです。

ソーラーパネル: ソーラーパネルは太陽光発電システムの中核部分であり、太陽光発電システムの最も価値のある部分です。その機能は、太陽の放射能力を電気エネルギーに変換したり、それをバッテリーに送って蓄えたり、負荷を駆動したりすることです。ソーラーパネルの品質とコストは、システム全体の品質とコストに直接影響します。

ソーラーコントローラー: ソーラーコントローラーの機能は、システム全体の動作状態を制御し、バッテリーを過充電と過放電から保護することです。温度差が大きい場所では、認定されたコントローラーに温度補償機能も必要です。光制御スイッチや時間制御スイッチなどのその他の追加機能は、コントローラーのオプションである必要があります。

バッテリー: 通常は鉛酸バッテリーですが、小型およびマイクロシステムでは、ニッケル水素バッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、またはリチウムバッテリーも使用できます。その機能は、光があるときにソーラーパネルから放出される電気エネルギーを蓄え、必要なときに放出することです。

太陽光発電のメリット

1. 太陽エネルギーは無尽蔵のクリーンなエネルギー源です。さらに、エネルギー危機や燃料市場の不安定性の影響を受けません。

2. 太陽エネルギーはどこでも利用できるため、太陽光発電は電気のない遠隔地に特に適しており、長距離送電網の建設と送電線の電力損失が削減されます。

3. 太陽エネルギーの生成には燃料が必要ないため、運用コストが大幅に削減されます。

4. 太陽光発電は追尾式を除き可動部がないため破損しにくく、設置が比較的容易でメンテナンスも容易です。

5. 太陽光発電は廃棄物がなく、騒音、温室効果ガス、有毒ガスも発生しない理想的なクリーンエネルギーです。

6. 太陽光発電システムの建設期間は短く、発電部品の耐用年数は長く、発電方法は比較的柔軟であり、発電システムのエネルギー回収期間は短い。