太陽光発電のしくみ

太陽電池のしくみ

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、太陽の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素子です。シリコンなどの半導体で作られており、この半導体に光が当たると、日射強度に比例して発電します。
「電池」という名前がついていますが、電気をためる機能はありません。
ちなみに、太陽光発電は英語ではPhotovoltaic(PV)power generationと呼ばれています。

太陽電池の原理 太陽電池の原理(シリコン結晶系の場合)

現在最も多く使われている太陽電池は、シリコン系太陽電池です。この太陽電池では、電気的な性質の異なる2種類(p型、n型)の半導体を重ね合わせた構造をしています。
太陽電池に太陽の光が当たると、電子(-)と正孔(+)が発生し、正孔はp型半導体へ、電子はn型半導体側へ引き寄せられます。このため、表面と裏面につけた電極に電球やモータのような負荷をつなぐと電流が流れ出します。

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変換効率とは

変換効率とは、太陽電池に入射した光のエネルギーのうち電気エネルギーに変換した割合を表す数値で、下記の計算で求められます。

変換効率

つまり、太陽電池モジュール1m2当り、1kWの光エネルギーを何%電気エネルギーに変換できるかを表します。

(例) 変換効率が10%とは、晴天時の地上で1kW/m2のエネルギー(日射強度の標準としています)があり、このエネルギーを1m2の太陽電池に照射したとき、太陽電池の発電電力が100Wとなることを意味します。

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太陽電池の種類


■シリコン系■化合物系ほか※
結晶系 単結晶シリコン
多結晶シリコン
ヘテロ接合型
Ⅲ‐Ⅴ族系
薄膜系 アモルファスシリコン
薄膜多結晶シリコン
CIS、CIGS、CdTe、有機薄膜、色素増感など

※有機化合物及び色素増感を含む。

太陽電池のセル、モジュール、アレイ

太陽電池等の構成単位には「セル」「モジュール」「アレイ」があります。

太陽電池のセル、モジュール、アレイ
セル:
太陽電池の基本単位で、太陽電池素子そのものをセルと呼びます。
モジュール:
セルを必要枚配列して、屋外で利用できるよう樹脂や強化ガラスなどで保護し、パッケージ化したものです。このモジュールは、太陽電池パネルとも呼ばれます。
アレイ:
モジュール(パネル)を複数枚並べて接続したものをアレイと呼びます。
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