ソーラーパネルは太陽光発電システムの最も重要なコンポーネントの1つです。その機能は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、DC 電力を出力してバッテリーに蓄えることです。変換率と耐用年数は、太陽電池に使用価値があるかどうかを判断する重要な要素です。
太陽電池は、太陽電池パネルによって生成される十分な電力を確保するために、高効率 (21% 以上) の単結晶シリコン太陽電池でパッケージされています。ガラスは低鉄強化スエードガラス (白ガラスとも呼ばれます) でできており、太陽電池の分光応答波長範囲内で 91% 以上の透過率を持ち、1200 nm を超える赤外線に対して高い反射率を持っています。同時に、ガラスは透過率を低下させることなく太陽紫外線の放射に耐えることができます。EVAは、太陽電池の封止剤やガラスとTPTの接合剤として、紫外線防止剤、酸化防止剤、硬化剤を添加した厚さ0.78mmの高品質EVAフィルムを採用しており、高い透過率と耐老化性を備えています。
TPT太陽電池の裏面カバーのフッ素樹脂フィルムは白色で太陽光を反射するため、モジュールの効率が若干向上します。赤外線放射率が高いため、モジュールの動作温度を下げることもでき、モジュールの効率向上にも役立ちます。フレームに使用されているアルミニウム合金フレームは、高強度で機械的衝撃に強いです。太陽光発電システムの最も価値のある部分でもあります。その機能は、日射量を電気エネルギーに変換したり、蓄電池に送って蓄電したり、負荷作業を促進したりすることです。
ソーラーパネルの動作原理
ソーラーパネルは、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる半導体デバイスです。基本構造は半導体PN接合で構成されています。最も一般的なシリコン PN 太陽電池を例として、光エネルギーの電気エネルギーへの変換について詳しく説明します。
ご存知のように、自由に移動する荷電粒子を多数持ち、電流を流しやすい物体は導体と呼ばれます。一般に、金属は導体です。たとえば、銅の導電率は約 106/(Ω・cm) です。1cm x 1cm x 1cm の銅製立方体の対応する 2 つの表面に 1V の電圧が印加されると、2 つの表面間に 106A の電流が流れます。もう一方の端には、セラミック、マイカ、グリース、ゴムなどの絶縁体と呼ばれる、電流を通しにくい物体があります。たとえば、石英 (SiO2) の導電率は約 10-16/(Ω・cm) です。 。半導体は導体と絶縁体の間で導電性を持ちます。導電率は10-4～104/(Ω・cm)です。半導体は、少量の不純物を添加することにより、導電率を上記の範囲で変化させることができる。十分に純粋な半導体の導電率は、温度の上昇とともに急激に増加します。
半導体は、シリコン (Si)、ゲルマニウム (Ge)、セレン (Se) などの元素です。硫化カドミウム (Cds)、ガリウムヒ素 (GaAs) などの化合物であることもあります。Ga、AL1~XAs などの合金にすることもできます。ここで、x は 0 から 1 までの任意の数です。半導体の電気的特性の多くは、単純なモデルで説明できます。シリコンの原子番号は 14 なので、原子核の外側には 14 個の電子があります。このうち、内層の 10 個の電子は原子核と強く結合していますが、外層の 4 個の電子は原子核との結合が弱くなります。十分なエネルギーが得られると、原子核から離れて自由電子となり、同時に元の位置に正孔を残すことができます。電子はマイナスに帯電し、正孔はプラスに帯電します。シリコン原子核の外層にある 4 つの電子は価電子とも呼ばれます。
シリコン結晶では、各原子の周囲に 4 つの隣接する原子があり、各隣接する原子に 2 つの価電子があり、安定した 8 原子の殻を形成しています。シリコン原子から電子を分離するには 1.12eV のエネルギーが必要で、これをシリコンのバンドギャップと呼びます。分離された電子は自由伝導電子であり、自由に移動して電流を流すことができます。電子が原子から逃げると、ホールと呼ばれる空孔が残ります。隣接する原子からの電子がホールを埋めることができ、ホールが 1 つの位置から新しい位置に移動し、電流が形成されます。電子の流れによって発生する電流は、正に帯電した正孔が逆方向に移動するときに発生する電流に相当します。
投稿時刻: 2019 年 6 月 3 日