太陽光発電とは

なぜ太陽光発電なの?

太陽光発電のしくみ
太陽光発電の周辺機器
太陽電池の種類
太陽電池のしくみ
天気による変化

1.なぜ太陽光発電なのか?

太陽光発電
太陽光発電はクリーンで環境に優しい次世代エネルギーです。

現在、環境問題とエネルギー問題の関心が高まると同時に、太陽光発電が注目を集めています。そして、地球温暖化、酸性雨の原因といわれる石油、天然ガス、石炭を減らすことで二酸化炭素をおさえようとする背景があります。
また、限りある資源エネルギーとは違い、太陽光発電は太陽が存在する限り永遠になくなることがありません。
年々、高まる太陽光発電の期待は、環境問題とエネルギー問題の解決策として大きな期待を浴びています。

2.太陽光発電のしくみ

太陽光発電は太陽の光のエネルギーが太陽電池(ソーラーパネル)にあたることで発電します。
太陽光のみで発電し、再生可能エネルギーを活用する太陽光発電は、クリーンで環境に優しい仕組みになっています。
太陽光発電の仕組み

3.太陽光発電の周辺機器

太陽光発電の周辺機器
太陽光発電は、太陽の自然エネルギーを太陽電池によって直接家庭で使える電気に変換することができます。
日常生活では、操作や面倒なメンテナンスもほとんど不要で手間をかけずに発電、売電が可能となります。

①太陽光発電モジュール
屋根上に設置し太陽の光エネルギーを吸収して電気に変えるもの

②パワーコンディショナー
太陽電池モジュールからの発電された直流電力を家庭環境で使用できる交流電力に変換する機器

③接続箱
太陽電池によって発電した電気をパワーコンディショナーに送り出す機器

④分電盤
家中のいくつもの部屋を分配して電気を送ります。
また、電気を家中に送るだけでなく、使いすぎや遅電による事故を防ぐ役割を果たしています。

⑤買電メーター・売電メーター
この2つのメーターによって昼間に発電した電気は家庭で利用し、残りの電気は電力会社に購入してもらいます。
また、夜間など太陽が遮り発電できない場合は、必要分のみ電力会社から購入します。これらを自動的に行ってくれる機器です。

4.太陽光電池の種類

太陽光電池は種類によって価格や発電効率、形状がさまざまです。どれが良いのか一概に言うことはできませんが、それぞれの用途にあった太陽光電池を使用することが必要になります。そして、これからもより高性能な太陽光電池が開発されると予想されます。
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太陽光電池の種類 価格 特徴
シリコン系 単結晶 高い コストは高いが発電効率が最も良い。古くから使用されている太陽光電池である。
シリコン系 多結晶 単結晶より発電効率は劣るが、費用対効果が良く、多くの方に使用されている太陽光電池である。
シリコン系 アモルファス 低い 発電効果は単結晶や多結晶と比較すると劣るが、大量量産でき、使用できる場所が多岐にわたる。
シリコン系 ハイブリッド 一番高い 発電効率を高めるために異なる性質の太陽電池を重ね合わせるため、コストが高い。
化合物系 低い 多結晶と比べ変換効率は落ちるが、シリコンの代わりに銅やインジウムなどを使用しているためコストが低い。

5.太陽電池のしくみ

太陽光発電システムは太陽電池が中心となって働きます。
太陽電池は、シリコンなどの半導体で作られており、太陽の自然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器です。
半導体に光が当たると、日射強度に比例して発電するしくみになっています。
太陽電池のしくみ
現在、最も多く使用されている太陽電池は、シリコン系の太陽電池になります。
このシリコン系の太陽電池は、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になっており、太陽電池に太陽の光が当たると電子(―)と正孔(+)が発生するしくみになっています。そして正孔(+)はp型半導体へ、電子はn型半導体側へ引き寄せられるため、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すようになっています。

6.天気による変化

一般的な家庭の平均年間消費電力量はおよそ4,000kWhとなっております。太陽光発電の発電量はメーカーや設置条件、地域などの条件によって異なりますが、1kWのシステムで年間1,000~1,100kWhの発電量が発生するので、4kW程度のシステムを設置する事で太陽光発電によって年間の消費電力量をまかなうことができます。
晴れの日の日中に発電効果が最も大きくなり、多くの量を電力会社に売電することができますが、曇りの日には、発電力が低下します。その場合には、不足分の電気を電力会社から買うことになります。
天気による変化イラスト