ソーラーパネルって何?知っておきたい太陽光発電の仕組みと基本情報を詳しく解説!

このサイトでは、ソーラーパネルについての知って得する情報を掲載しています。
発電はどのように行われるのかなどの基礎知識から、設置する枚数はどのように求められるのか、日射量と発電量にどのような関係があるのかなどの実際に発電を始めるにあたって大切な知識まで紹介しています。
このサイトを見れば、太陽光発電をより計画的かつ効率的にスタートさせることができるでしょう。

ソーラーパネルって何?知っておきたい太陽光発電の仕組みと基本情報を詳しく解説!

ソーラーパネルを使用した太陽光発電は、どのように行われているのでしょうか。
ソーラーパネルには、シリコン半導体というものが含まれています。
このシリコン半導体には、ある特徴があります。
それは、「光が当たると電気が発生する」というものです。
この仕組みを利用して、ソーラーパネルは太陽からやってきた光を光エネルギーとして受け、電気エネルギーに変換しています。
ただここで発生した電気はまだ直流の電流であり、家庭で使用するために交流電流にする必要がありますが、これにはまた別の機器を使用します。

太陽光発電を導入するメリットとソーラーパネルの役割

太陽光発電を導入するメリットですが、ソーラーパネルによって太陽光を受け、電気を生み出せます。
この電気は家庭内で普通に利用することができますので、発電した分については電力会社から購入する必要がありません。
それだけ電気料金が安くなるのが最も重要で分かりやすい利点となります。
ソーラーパネルは太陽光を面で受け、光のエネルギーを電気エネルギーに変換する役目を持っています。
なお、パネルの面積や天候などにも左右されますが、真夏の日中など強い光が当たる場合には家庭内で利用する以上の電気を生み出すこともあるかもしれません。
こういう場合、余った電気は無駄に捨ててしまうのではなくて電力会社に売ることができますし、パネルとは別に蓄電池を導入し、一旦そこに蓄えておいて夜間などソーラーでは発電できない時間帯に自分たちで消費する方法もあります。
売却するよりも自家消費するほうがコスト的にはメリットがあるケースが多いです。

ソーラーパネルでなぜ発電できるのか

クリーンなエネルギーの代表格ソーラーパネルとは、どういった仕組みで発電されるのか解説していきます。
ソーラーパネルとは太陽の光を利用して発電していく仕組みです。
太陽電池というものを使用して電力を創り出していくのです。
電力を蓄える一般的な電池ではなく、太陽光エネルギーを電気に変化させる機械を搭載しています。
光が当たると光電効果と呼ばれる効果があり、2種類の半導体を貼り合わせて作られていくのです。
電極が反応すると電子が導線に伝わって移動する仕組みとなっており、太陽光の電気を発生させます。
電池の最小単位は「セル」で、複数のセルを合わせることでモジュールと呼ばれます。
モジュールでの電力は、最大出力250Wほどです。
これはあくまで目安で、季節や地域、種類などで電力は変わってくるため注意が必要といえます。
近年性能もあがっており、値段も安く性能も良いです。
クリーンな電力に切り替えるチャンスといえるかもしれません。

ソーラーパネルの発電量の求め方

ソーラーパネルを設置する場合、具体的にどれくらいの発電量になるのかは誰しも気になるところです。
これはかなり難しい問題なのですが、少なくともソーラーパネルの技術は年々進歩しており、エネルギー変換効率が向上していることは間違いありません。
物理学の基本的な法則として、無からエネルギーが生み出されるようなことはありませんので、いくら技術が進歩したところで、入射する太陽光のエネルギーよりも大きなエネルギーの電気が発生することもないわけです。
つまり変換効率は100%が最大値で、それを超えることは物理的にあり得ません。
ただし現実問題を言えば、では90%とか95%といった数字になっているかというと決してそんなことはなく、相当に理想的な環境でも30%あたりの数字に留まっています。
しかもこれは理想的な環境での話であり、天気が悪いとかスモッグが出ている、あるいはそもそも入射光が垂直になるようにパネルを設置できないようなことが普通に起こります。

ソーラーパネルの素材で変わるエネルギー交換効率

ソーラーパネルの素材は、大きく分けて「シリコン系」「化合物系」「有機物系」「量子ドット系」の4種類があり、さらにシリコン系の中でも単結晶のソーラーパネルは最も歴史があり、他の素材と比べて変換効率が高く安定性と信頼性が高いので世界中で生産されていますが、コストが高いことがデメリットとなっています。
同じシリコン系でも多結晶のパネルは、単結晶のコストを下げるために開発されたパネルで、単結晶より変換効率は落ちるもののコストとのバランスが良いです。
さらにコストを下げたアモルファスシリコンは高温環境でも出力低下が少なく、面積の大きなソーラーパネルの作成が容易です。
単結晶とアモルファスを組み合わせて双方の良いとこどりをしたハイブリッドは、高効率で高温環境でも出力低下を抑えていることが特徴となっており、日照量の多い場所向きです。
また、化合物系に属するCISは銅、インジウム、セレンを原料となっており、シリコン系より天候に左右されにくく低コストで設置できるためこれから主流になると見込まれています。
同じく化合物系のCdTeは海外で多用されています。
現在は国内生産はないのですが、製造コストが安いことと薄膜化により資源の有効活用できることがメリットです。

ソーラーパネルに関する情報サイト
ソーラーパネルの基本情報

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