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太陽光の仕組み

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  太陽光の仕組み

太陽光発電のしくみ

住宅用の太陽光発電システムは、太陽の光エネルギーを受けて太陽電池が発電した直流電力を、パワーコンディショナにより電力会社と同じ交流電力に変換し、家庭内のさまざまな家電製品に電気を供給します。 一般の系統連系方式の太陽光発電システムでは電力会社の配電線とつながっているので、発電電力が消費電力を上回った場合は、電力会社へ逆に送電(逆潮流)して電気を買い取ってもらうことができます。反対に、曇りや雨の日など発電した電力では足りない時や夜間などは、従来通り電力会社の電気を使います。 なお、こうした電気のやりとりは自動的に行われるので、日常の操作は一切不要です。

 

 

 
キーワード
太陽電池:
太陽の光エネルギーを直接電気に変換する装置。
接続箱:
太陽電池からの直流配線を一本にまとめ、パワーコンディショナに送るための装置。
パワーコンディショナ:
太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するための装置。
分電盤:
家の配線に電気を分ける装置。
電力量計:
電力会社に売った電力や、購入した電力を計量するメーター。売電用と買電用の2つの電力量計が必要となります。
系統連系:
自家用発電設備を電力会社の配電線に接続して運用する方法。
逆潮流:
系統連系する太陽光発電などの自家用発電設備から、電力会社の配電線(商用系統)へ電力が流れること。
 

 

 

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器。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PhotovoltaicPV)と呼ばれています。
 
太陽電池の原理
 

 

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。


太陽電池の種類

太陽電池には、使われる素材や構造によっていろいろな種類があります。
開発中のものを含めると多岐にわたりますが、ここでは現在普及が進んでいるものを中心に紹介しましょう。

■シリコン系
結晶系 単結晶シリコン太陽電池
結晶シリコン太陽電池
単結晶または多結晶のシリコン基板を使用したタイプで、発電効率が優れています。現在、最もたくさん生産されているタイプの太陽電池です。
非結晶質系 アモルファスシリコン太陽電池 ガラス、または金属等の基板の上に、薄膜状のアモルファスシリコンを形成させて作ります。将来の低価格化が期待されている太陽電池です。
■化合物半導体系
結晶系 単結晶化合物半導体太陽電池
多結晶化合物半導体太陽電池
化合物半導体太陽電池とは複数の元素を主原料としたもので、単結晶と多結晶のものがあります。単結晶の太陽電池には、人工衛星などの特殊用途に使われているものなどがあります。多結晶のものには、用途や使用方法に合わせて多様な材料や構造のものがあります。

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