ソーラーは太陽光発電と電気を説明した

太陽電池は太陽光を電気に変換します

一般に太陽電池と呼ばれる光起電力 (PV) セルは、太陽光を直接電気に変換する非機械的デバイスです。一部の PV セルは、人工光を電気に変換できます。

光子は太陽エネルギーを運ぶ

太陽光は、光子、または太陽エネルギーの粒子で構成されています。これらの光子には、光のさまざまな波長に対応するさまざまな量のエネルギーが含まれています。

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電気の流れ

それぞれが負の電荷を持っている電子がセルの前面に向かって移動すると、セルの前面と背面の間で電荷の不均衡が生じます。この不均衡により、バッテリーのマイナス端子とプラス端子のような電位差が生じます。セル上の導電体が電子を吸収します。導体が電気回路内でバッテリーなどの外部負荷に接続されると、電気が回路内を流れます。

太陽光発電システムの効率は、太陽光発電技術の種類によって異なります

PV セルが太陽光を電気に変換する効率は、半導体材料の種類と PV セル技術によって異なります。市販の PV モジュールの効率は、1980 年代半ばには平均 10% 未満でしたが、2015 年までに約 15% に増加し、最新のモジュールでは現在 20% に近づいています。実験用の PV セルと、宇宙衛星などのニッチ市場向けの PV セルは、ほぼ 50% の効率を達成しています。

太陽光発電システムの仕組み

PV セルは、PV システムの基本的な構成要素です。個々のセルのサイズは、幅約 0.5 インチから約 4 インチまでさまざまです。ただし、1 つのセルは 1 ワットまたは 2 ワットしか生成しないため、電卓や腕時計の電源などの小規模な用途には十分な電力です。

PV セルは、パッケージ化された耐候性の PV モジュールまたはパネルに電気的に接続されています。 PV モジュールのサイズと生成できる電力量はさまざまです。 PV モジュールの発電能力は、モジュール内のセル数またはモジュールの表面積に応じて増加します。 PV モジュールをグループで接続して、PV アレイを形成できます。 PV アレイは、2 つまたは数百の PV モジュールで構成できます。 PV アレイに接続されている PV モジュールの数によって、アレイが生成できる総電力量が決まります。

太陽電池は、直流 (DC) 電気を生成します。この DC 電気を使用してバッテリーを充電し、そのバッテリーから直流電気を使用するデバイスに電力を供給できます。送電および配電システムでは、ほぼすべての電力が交流 (AC) として供給されます。呼び出されたデバイス

PV セルとモジュールは、太陽に直接面しているときに最大量の電力を生成します。 PV モジュールとアレイは、モジュールを常に太陽に向ける追跡システムを使用できますが、これらのシステムは高価です。ほとんどの PV システムでは、モジュールが真南 (北半球では - 南半球では真北) を向き、システムの物理的および経済的パフォーマンスを最適化する角度でモジュールが固定されています。

太陽光発電セルはパネル (モジュール) にグループ化され、パネルをさまざまなサイズのアレイにグループ化して、家畜用の給水ポンプへの電力供給、家庭への電力供給、または公益事業用など、少量から大量の電力を生成することができます。スケール発電。

出典：国立再生可能エネルギー研究所（著作権あり）

太陽光発電システムの応用

最小の太陽光発電システムは、電卓や腕時計に電力を供給します。大規模なシステムは、水の汲み上げ、通信機器への電力供給、単一の家庭や企業への電力供給、または数千の電力消費者に電力を供給する大規模アレイの形成に電力を供給することができます。

太陽光発電システムのいくつかの利点は次のとおりです。

太陽光発電システムは、配電系統（送電線）が存在しない場所に電力を供給することができます。
• PV アレイは迅速に設置でき、任意のサイズにすることができます。
• 建物に配置された太陽光発電システムの環境への影響は最小限です。

出典：国立再生可能エネルギー研究所（著作権あり）

出典：国立再生可能エネルギー研究所（著作権あり）

太陽光発電の歴史

最初の実用的な PV セルは、1954 年に Bell Telephone の研究者によって開発されました。 1950 年代後半から、太陽電池は米国の人工衛星に電力を供給するために使用されました。 1970 年代後半までに、PV パネルは離れた場所に電力を供給していました。

米国エネルギー情報局 (EIA) は、実用規模の PV 発電所で生成された電力が、2008 年の 7,600 万キロワット時 (kWh) から 2019 年には 690 億 (kWh) に増加したと推定しています。実用規模の発電所には、少なくとも 1,000 キロワット (または1 メガワット) の発電能力。 EIA は、2014 年の 110 億 kWh から、2019 年には 330 億 kWh がグリッドに接続された小規模 PV システムによって生成されたと推定しています。小規模 PV システムとは、発電容量が 1 メガワット未満のシステムです。ほとんどは建物の上にあり、時々呼ばれます