ソーラーパネルの仕組み

ソーラーパネルのデバイスとその動作原理は、どの材料とどの技術によって作られているかによって異なります。したがって、主なオプションの機能を理解して、それらの違いを理解し、使用する適切なソリューションを選択する必要があります。すべてのデータは高品質の製品に関連しています。安価なバッテリーは、技術に違反して作られていることが多いため、記載されているパラメーターを満たさない場合があります。

リジッドソーラーパネルの標準設計。

用語

この分野で使用される主な用語:

1. 太陽エネルギー - パネルが使用されたときに太陽から得られる電気。
2. 日射量 - 光線に垂直な面 1 平方メートルあたりの太陽光の量を示します。
3. 太陽電池 - 太陽光を電気エネルギーに変換できるモジュール。通常、1 ～ 2 ワットのエネルギーを生成しますが、より生産的なオプションがあります。
4. 太陽光発電システム - 太陽からの光を電気に変換する一連の機器。
5. 太陽電池またはパネルは、大きなモジュールにグループ化され、直列または直並列方式で接続された太陽電池のグループです。通常、1 つのバッテリーには 36 ～ 40 のセグメントが含まれます。
6. アレイ - 必要な量の電流を得るために接続された複数のソーラーパネル。
7. フレームモジュール - 耐久性と気密性に優れたアルミニウムフレームの構造。
8. フレームレス要素 - 柔軟なバージョンで、負荷が低い条件で使用されます。
9. キロワット時 (kW) - 電力の標準的な尺度。
10. 効率（効率） - ソーラーパネル。表面に当たる太陽エネルギーが電気に変換される量を示します。通常、指標は 15 ～ 24% です。
11. 劣化 - 自然の原因による太陽電池容量の減少。元の値のパーセンテージとして測定されます。
12. ピーク負荷は、最大量の電力が必要な時間です。
13. ソーラーパネルの原料となる結晶シリコン。今日最も一般的で耐久性のあるオプションです。
14. アモルファスシリコン - 蒸発によって表面に塗布され、保護組成物で覆われた組成物。
15. 半導体 - 特定の条件下で電流を伝導できる物質。これには、太陽電池の製造に使用される新素材のほとんどが含まれます。
16. インバータ - DC を AC 電流に変換するデバイス。
17. コントローラー - ソーラー モジュールからの出力電圧を調整して、バッテリーを適切に充電します。

ロシアの領土の日射の地図。

これらは最も一般的な用語にすぎず、追加のオプションがあります。しかし、基本を知っていても、主題をよりよく理解するのに役立ちます。

品質カテゴリ

ソーラーパネルの品質を評価するには、まず太陽電池セルの製造に使用される原材料のグレードを確認する必要があります。これにより、完成品の効率と耐用年数が決まります。主なクラスは次の 4 つです。

1. 甲種 ・傷やクラックのない最高級グレード。充填の均一性と表面の滑らかさは、多くの場合、ドキュメントに記載されているよりもさらに高い高性能を保証します。さらに、このバリアントは劣化率が最も低く、優れたパフォーマンスを長期間維持します。
2. グレードB 品質がやや悪く、表面に欠陥がある場合があります。ただし、グレードAに匹敵する性能の製品を製造するためによく使用されます。劣化指数ははるかに悪いため、初期の特性をより早く失います。
3. グレードC - 非常に深刻な欠陥がある可能性があるオプション - 亀裂から欠けやその他の損傷まで。価格の面では、このようなモジュールははるかに安価ですが、効率は 15% 以下です。小さな負荷に適した安価なソリューション。
4. グレードD - 本質的に、これは太陽電池の製造後に残った廃棄物であり、バッテリーを製造するために使用されるべきではありません.しかし、特にアジアの多くのあまり正直ではないメーカーは、それらを生産に使用しています。このオプションのパフォーマンスは非常に貧弱です。

最初のオプションを選択することをお勧めします。極端な場合は、2 番目のオプションを選択します。それらだけが通常の効率を提供でき、長期間機能します。

ソーラーパネルの保護フィルムも高品質でなければなりません。

EVAラミネート素材は、表面に配置され、裏面に使用できる特殊なフィルムです。主な目的は、日光を妨げることなく、作業要素を悪影響から保護することです。高品質のバリアントは約 25 年間、低品質 - 5 年から 10 年間使用できます。種類を目で判断することは不可能であるため、価格から進める方が簡単です-高品質のオプションは低くありません.

ビデオは、太陽光の例によって電流がどのように作成されるかを示しています。

動作原理

ソーラー パネルの機能を説明することは非常に困難ですが、一般的なポイントを理解することは可能です。

1. 太陽光がフォトセルに当たると、そこで非平衡電子正孔対が形成され始めます。
2. 電子が過剰になるため、電子は半導体の下層に移動し始めます。
3. 外部回路に電圧が発生します。 p層の接点に正極が現れ、n層の接点に負極が現れます。
4. バッテリ パックが太陽電池セルに接続されている場合、閉じた円が作成され、絶えず移動する電子によってバッテリ パックが徐々に充電されます。
5. 従来のシリコンモジュールは単一遷移セルであり、特定のスペクトルの太陽光からのみエネルギーを生成できます。このため、機器の効率が低くなります。
6. この問題を解決するために、メーカーはカスケード バージョンを開発しました。それらは、太陽スペクトルのさまざまな光線からエネルギーを得ることができます。これにより効率が向上しますが、生産コストが高いため、そのようなパネルの価格ははるかに高くなります。
7. 電気に変換されないエネルギーは熱に変換されるため、その過程でソーラー パネルは 55 度まで加熱され、半導体パネルは 180 度まで加熱されます。また、暑くなるとソーラーパネルの効率が低下します。

ソーラーパネルの最も単純な図。

ところで！ ソーラー パネルは、十分な光があり、気温が低く表面が冷える、晴れた冬の日に最も効果的です。

それらは何でできていますか

ソーラーパネルの構造を研究するには、使用する原材料によって生産技術が大きく異なるため、主な種類を理解する必要があります。

1. CdTe電池.テルル化カドミウムは、フィルム モジュールの製造に使用されます。数百マイクロメートルの層で、約 11% またはそれよりわずかに高い効率を得ることができます。それは率直に言って低率ですが、1 ワットあたりの電力コストを再計算すると、シリコンの従来のオプションよりも少なくとも 30% 安くなります。さらに、この品種ははるかに薄くて軽いです。
2. タイプ CIGS.この略語は、組成が銅、インジウム、ガリウム、およびセレンを含むことを意味します。小さな層にも適用される半導体が得られますが、最初のオプションとは異なり、ここでの効率は桁違いに高く、15％になります。
3. GaAs系、InP系 タイプは5〜6ミクロンの薄い層を適用できることが特徴で、効率は約20％になります。これは、太陽光から発電する技術の新しい言葉です。動作温度が高いため、バッテリーはパフォーマンスを損なうことなく非常に熱くなります。しかし、希土類材料が製造に使用されているため、このタイプのコストは高くなります。
4. 量子ドット電池 (QDSC).彼らは、従来のバルク材料の代わりに、太陽エネルギー変換の吸収材料として量子ドットを使用しています。バンドギャップ調整の機能により、太陽エネルギーをより効率的に吸収するマルチトランジション モジュールを作成できます。
5. アモルファスシリコン 蒸着により塗布され、不均一な構造を有します。あまり効率的ではありませんが、均一な表面は散乱光を吸収するのに非常に優れています。
6. 多結晶 変種は、シリコンを溶融し、特定の条件下で冷却して一方向結晶を生成することによって作られます。生産の安さと効率の良さから、最も一般的なソリューションの 1 つです。
7. 単結晶 セルは、薄板に切断され、リンと合金化された単結晶で構成されています。劣化率が低く、耐用年数が少なくとも 30 年ですが、ほとんどの場合、10 ～ 15 年長くなります。

テルル化カドミウム電池は、電力 1 キロワットあたりのコストの点で最も収益性の高いものの 1 つです。

ところで！ このバリアントまたはそのバリアントの効率は、生産技術に依存するため、指定する必要があります。

また読む

ソーラーパネルの種類と設置方法

 

ソーラーパネルのメリットとデメリット

各タイプには独自の特性があり、選択時に考慮して、どのタイプが最も適しているかを判断する必要があります。

1. 単結晶パネルは効率が最も高く、モジュールを配置するスペースを節約できます。それらは少なくとも 25 年間持続し、ゆっくりと電力を失います。同時に、表面は汚れに非常に敏感であるため、頻繁に清掃する必要があります。また、価格はすべてのシリコンベースのオプションの中で最も高額です。
2. 多結晶バリアントは、太陽光線を効果的に吸収することはありませんが、拡散光ではより効果的です。価格と品質の比率に関しては、より収益性がありますが、効率が低いため、より多くのスペースを占有します.
3. アモルファスシリコン電池は拡散光をよく吸収するため、建物の壁などどこにでも設置できます。低効率で低価格なので、経済的なオプションとして使用できます。同時に、それらは長持ちし、表面の汚染を恐れません。
4. 希土類オプションにも同様の長所と短所があるため、それらをまとめて検討できます。従来のパネルより効率が良く、フィルムにも貼れるので便利です。温度範囲が広いため、加熱によるパフォーマンスへの影響はありません。しかし、金属は高価で希少であるため、そのようなオプションは大量には使用されません。

壁に配置するオプションにより、設置作業が簡素化されます。

使用する場所

検討されているすべてのオプションを民間部門に導入して、太陽から電力を得てエネルギー資源を節約したり、完全な自律性を達成したりすることさえできます。使用に関しては、考慮すべきいくつかの簡単なガイドラインがあります。

1. 単結晶および多結晶のオプションは、以前にフレームを直角に構築して、屋根または地面に配置するのが最適です。傾斜角度が調整可能で、太陽に順応できることが望ましいです。
2. フィルムモジュールは、壁や上など、どこにでも配置できます 屋根.光線がサーフェスに直角に当たらない場合でもうまく機能します。これは非常に重要です。
3. 産業規模では、安価で設置が容易なフィルム電池も好まれます。

フィルムオプションは、大量の作業に簡単に取り付けることができます。

ソーラーパネルにはいくつかの種類がありますが、市場の約 90% は低価格と優れた性能から、従来のシリコン モデルによって占められています。半導体ソリューションの 1 つを選択することもできますが、その場合は 1.5 倍から 2 倍の費用がかかります。