ソーラーパネル : ソーラーパネルとは何ですか？

ソーラーパネルとは何ですか？

太陽電池としてよく知られている太陽光発電（PV）セルは、太陽光を電気に変換するためにソーラーパネルで使用されます。

この電力は、あなたの家の主電源に接続することができます。

ソーラー技術はかなり古いものです。それでも、ファンダメンタルズは同じままですが、ソーラーパネルの効率は近年大幅に向上しています。

太陽電池の大部分はシリコンでできており、材料がアモルファス（非結晶）から多結晶および結晶（単結晶）シリコンタイプに進歩するにつれて、効率とコストが改善されています。

太陽電池は、燃料電池や電池とは異なり、化学反応を起こさず、発電に燃料を必要とせず、発電機とは異なり可動部品がありません。

太陽電池は、巨大なセルのグループであるアレイにグループ化できます。

これらのアレイは、何千もの個別のセルで構成されています。

それらは中央発電所として作動し、太陽光を電気に変換し、それを商業、工業、および住宅の消費者に分配することができます。

住宅所有者は、通常のエネルギー源を置き換えるか補足するために、太陽電池パネルまたは単に太陽電池パネルとして知られる、かなり小さなデザインの太陽電池を屋上に設置しています。

太陽電池パネルは、通常の電源が利用できないか、構築するのに非常に費用がかかる多くの遠方の陸域で電力を供給するためにも使用されます。

ソーラーパネルはどのように機能しますか？

ソーラーパネルは、太陽光の純粋な再生可能エネルギーを集めて電気に変換し、その後、電力負荷に利用することができます。

ソーラーパネルはいくつかの太陽電池で構成されており、各太陽電池はシリコン、リン（負の電荷を与える）、およびホウ素（正の電荷を与える）の層で構成されています。

光子は太陽電池パネルに吸収され、電流を生成します。

光子が太陽電池パネルの表面に衝突するときに放出されるエネルギーにより、電子が原子軌道から押し出され、太陽電池によって生成された電場に放出され、その後、これらの自由電子が指向性電流に引き込まれます。光起電力効果とは、プロセス全体を指します。

平均的な家庭には、電力需要を満たすのに十分な太陽光発電を行うために必要な数のソーラーパネルを収容するのに十分な屋根スペースがあります。

生成された余剰電力は主電力網に供給され、夜間の電力使用量が削減されます。

ソーラーアレイは日中に電力を生成し、その後、バランスの取れたグリッド接続のセットアップで夜間に家庭で使用されます。

ネットメータリングプログラムのおかげで、システムが家で必要とされるよりも多くのエネルギーを生成する場合、ソーラー発電機の所有者は払い戻しを受ける可能性があります。

充電コントローラー、バッテリーバンク、そしてほとんどの場合、インバーターはオフグリッドソーラーシステムに必要なコンポーネントです。

充電コントローラーは、ソーラーアレイからバッテリーバンクに直流電力を送信します。

次に、電力はバッテリーバンクからインバーターに転送され、DC電流を交流（AC）に変換します。これは、非DCアプライアンスで使用できます。

ソーラーパネルアレイは、インバーターの助けを借りて、最も厳しい電気負荷要件を満たすようにサイズ設定されています。

AC電流は、家庭や企業、RV車やボート、離れた場所にあるキャビン、コテージ、住宅などの負荷に電力を供給することができます。

ソーラーパネルにはどのような種類がありますか？

ソーラーパネルに関しては、通常、コスト、美観、エネルギー効率について考えます。

これらはすべて重要な考慮事項ですが、ソーラーパネルには3つすべてに影響を与える1つの要因があります。それは、選択するソーラーパネルの種類です。

現在市場に出回っているさまざまな種類のソーラーパネルは、設置と製造のコスト、および屋根のパネルの外観に影響を与えます。

これは、ソーラーパネルを設置する際に考慮すべき最も重要な要素の1つです。

ソーラーパネルには3種類あり、それぞれに長所と短所があります。

多結晶、単結晶、薄膜のソーラーパネルは、3種類のソーラーパネルです。

あなたに最適なソーラーパネルは、あなたのユニークなシナリオとソーラーパネルが何を達成すると思うかによって決まります。

このガイドでは、多くの種類のソーラーパネル、それらの長所と短所、および適切なものを選択する方法について説明します。

単結晶ソーラーパネル

名前が示すように、単結晶パネルは、多くのウェーハにスライスされた純粋なシリコン結晶から製造されます。

それらは、純粋なシリコンで構成されていることを示す濃い黒色で簡単に区別できます。

単結晶パネルは、純粋なシリコンを使用しているため、3つのソーラーパネルタイプの中で群を抜いて最もスペース効率が高く、長持ちします。

ただし、これにはコストがかかります。単一の単結晶セルの製造にかなりの量のシリコンが無駄になり、50％を超えることもあります。

その結果、値札はかなり高くなります。

多結晶ソーラーパネル

これらは、その用語が示すように、1つだけではなく多くのシリコン結晶で構成されています。

シリコンの破片を溶かし、四角い型に流し込みます。

これにより、無駄がほとんどないため、多結晶セルがより安価になり、独特の正方形の形状になります。

ただし、シリコンの純度と構造は単結晶パネルよりも低いため、エネルギー生成と空間での効果は低くなります。

また、耐熱性が低下しているため、高温の状況では効果が低くなります。

薄膜ソーラーパネル

薄膜太陽電池パネルは、多結晶および単結晶太陽電池パネルとは異なり、さまざまな材料で作られています。

テルル化カドミウム（CdTe）は、最も一般的な薄膜ソーラーパネル材料です。

製造業者は、透明な導電層の間にCdTeの層を挿入します。これは、この種の薄膜パネルを作成する際に太陽光を取り込むのに役立ちます。

この種の薄膜技術には、上部に保護ガラス層もあります。

多結晶および単結晶パネルの構造に匹敵するアモルファスシリコン（a-Si）も、薄膜ソーラーパネルの製造に使用できます。

これらの薄膜パネルにはシリコンが含まれていますが、実質的なシリコンウェーハで構成されていません。

それらは、プラスチック、ガラス、または金属の上に重ねられた非結晶シリコンでできています。

最後に、CIGS（銅インジウムガリウムセレン化物）パネルは一般的な薄膜技術です。

CIGSパネルの4つの部分はすべて、2つの導電層（プラスチック、アルミニウム、ガラス、または鋼）の間に挟まれており、材料の前面と背面にある電極が電流を捕捉します。

さまざまな種類のソーラーパネルはどのように見えますか？

各タイプのソーラーパネルの外観は、材料と生産の違いにより異なります。

単結晶ソーラーパネル

黒いセルが特徴のソーラーパネルに遭遇した場合、それはおそらく単結晶パネルです。

光が純粋なシリコン結晶と交わる方法のため、これらのセルは黒く見えます。

太陽電池は黒ですが、単結晶太陽電池のバックシートとフレームにはさまざまな色があります。

ソーラーパネルのバックシートは通常黒、銀、または白であり、金属フレームは通常黒または銀です。

多結晶ソーラーパネル

単結晶太陽電池とは異なり、多結晶太陽電池は、純粋な単結晶シリコンウェーハとは異なり、セル内のシリコンフラグメントで反射する光が異なるため、青みがかった色合いを示します。

単結晶パネルのような多結晶パネルは、異なる色のバックシートとフレームを備えています。

多結晶パネルのフレームは通常シルバーですが、バックシートはシルバーまたはホワイトです。

薄膜ソーラーパネル

薄膜太陽電池パネルに関しては、技術の薄さと薄型が最も際立った美的特徴です。

薄膜パネルは、その名前が示すように、通常、他の種類のパネルよりも薄いです。

これは、パネル内のセルが、多結晶および単結晶ソーラーパネルで使用される結晶ウェーハよりも350倍薄いためです。

薄膜電池は通常の太陽電池に比べてはるかに薄い場合がありますが、薄膜パネルの全体的な厚さは、厚いフレームで構成されている場合、多結晶または単結晶の太陽電池パネルの厚さと同じになる場合があります。

屋根の表面にできるだけ密着する粘着性の薄膜ソーラーパネルがまだありますが、最大50ミリメートルの厚さのフレームでより耐久性のある他の薄膜ソーラーパネルもあります。

薄膜ソーラーパネルは、構成されている材料に応じて、青や黒など、さまざまな色があります。

ソーラーパネルの効率と電力定格

ソーラーパネルの種類ごとに生成できる電力量は異なります。

多結晶および単結晶ソーラーパネル

単結晶パネルは、どのパネルタイプの中でも最高の効率と電力容量を備えています。

単結晶ソーラーパネルは20％以上の効率を達成できますが、多結晶ソーラーパネルは15〜17％の効率を達成することがよくあります。

単結晶ソーラーパネルは、その効率とより大きなワット数のモジュールで利用できるため、他の種類のパネルよりも多くの電力を生成します。

ほとんどの単結晶ソーラーパネルの電力容量は300ワット（W）を超えており、最近では400Wを超えるものもあります。

多結晶ソーラーパネルのワット数は低くなっています。

これは、多結晶と単結晶のソーラーパネルが物理的に比較できないということではありません。実際、両方のタイプのソーラーパネルには通常60個のシリコンセルがあり、72個または96個のセルの種類が利用可能です（通常は大規模な設置用）。

単結晶パネルは、同じ数のセルでより多くの電力を生成できます。

薄膜ソーラーパネル

薄膜ソーラーパネルは、多結晶または単結晶パネルよりも効率が低く、電力容量が低くなります。

効率はセルに使用される材料の種類によって異なりますが、通常は約11％です。

標準化された60、72、および96セルサイズで利用可能な多結晶および単結晶ソーラーパネルとは異なり、薄膜技術はそうではありません。

結果として、1つの薄膜パネルの電力容量は、その物理的サイズによって実質的に決定されます。

多結晶および単結晶ソーラーパネルは、平均して、薄膜パネルよりも1平方フィートあたりの電力容量が高くなります。

ソーラーパネルにはさまざまな価格帯があります

多結晶、単結晶、薄膜パネルの製造技術が異なるため、パネルの種類ごとに価格が異なります。

最も高価な選択肢は単結晶太陽電池パネルです。

単結晶ソーラーパネルは、あらゆる種類のソーラーパネルの中で最も高価であると予想されています。

これは主に製造プロセスによるものです。太陽電池は単一のシリコン結晶で構成されているため、製造業者はこれらの結晶の製造コストを支払う必要があります。

チョクラルスキー法と呼ばれるこの技術は、多くのエネルギーを消費し、シリコンを浪費します（後で多結晶太陽電池の製造に使用できます）。

多結晶ソーラーパネルは良い妥協点です。

多結晶結晶で作られたソーラーパネルは、単結晶ソーラーパネルよりも安価であることがよくあります。

セルは単一の純粋なシリコン結晶ではなくシリコンフラグメントで構成されているため、これが当てはまります。

これにより、セル製造プロセスが大幅に簡素化され、メーカーとエンドユーザーの両方のコストを節約できます。

薄膜太陽電池パネルのコストは、主に薄膜太陽電池パネルの種類によって決まります。 CdTe太陽電池パネルは一般に製造コストが最も低く、CIGS太陽電池パネルはCdTeまたはアモルファスシリコンよりも製造コストが大幅に高くなります。

追加の労力が必要なため、パネル自体の価格に関係なく、薄膜ソーラーパネルシステムを設置するための全体的なコストは、多結晶および単結晶ソーラーパネルシステムを設置するよりも少ない場合があります。

薄膜ソーラーパネルは、軽量で操作が簡単なため、設置にかかる労力が少なく、設置者がパネルを屋上に持ち上げて所定の位置に保護するのがはるかに簡単になります。

これは人件費の削減につながり、全体としてより手頃なソーラー設置に貢献することができます。

あなたの設置に最適なタイプのソーラーパネルは何ですか？

システムに必要なソーラーパネルの種類に関する決定の多くは、状況と特性の詳細に基づいて行われます。

多結晶、単結晶、および薄膜パネルにはそれぞれ独自の長所と短所があり、最適なオプションはプロパティとソーラープロジェクトの目標に依存します。

低コストで低効率の多結晶パネルを設置することで、ソーラーパネル用の面積が広い不動産所有者の費用を前もって節約できます。

スペースが限られていて、電気代を節約したい場合は、高効率の単結晶ソーラーパネルを設置することをお勧めします。

薄膜ソーラーパネルに関しては、一般的なソーラー機器の追加重量を支えることができない巨大な商業用屋根に設置する場合に最も一般的に使用されます。

薄膜パネルを配置するためのスペースが広いため、これらの種類の屋根は効率を低下させる可能性もあります。

薄膜パネルは、RVやボートで見られるようなポータブルソーラーシステムにも役立ちます。

よくある質問（FAQ）

ソーラーパネルに関してよく寄せられる質問をいくつかご紹介します。

ソーラーパネルとバッテリーはどのように機能しますか？

ソーラーパネルを使用すると、作成後すぐに電力を消費できます。

一方、太陽電池は、後で利用できるように、日中にパネルで生成された電力を保存するために利用できるようになりました。

太陽電池にはさまざまな形状とサイズがあり、それぞれに独自の特性と機能があります。

車両のバッテリーのサイズのものもあれば、発電機や洗濯機のサイズのものもあります。

ソーラーパネルを設置するほとんどの人は、パネルが電力を生成していないときに電力網からの電力を使用したいので、バッテリーなしで設置します。

太陽電池は通常、「オフグリッド」での生活に取り組む人々によって使用されます。

ソーラーパネルはどのようにオフグリッドで動作しますか？

「オフグリッド」という用語は、ナショナルグリッドに接続されていない場所を指します。

その結果、オフグリッドソーラーパネルが機能するにはバッテリーストレージが必要です。

オフグリッドシステムは、次のことができる必要があります。

•一年中十分なエネルギーを生産する

•家庭の要求を満たすのに十分なバッテリー容量を持っている

バッテリー、インバーター、およびバックアップ発電機は保守に費用がかかるため、これらのシステムは、エネルギーグリッドへの接続が実用的でない孤立した場所でのみ見られることがよくあります。

ソーラーパネルは効果的ですか？

条件が決して理想的ではないので、ソーラーパネルは決して100％効率的ではありません。

ほとんどのホームパネルの効率は20％です。これは低いように見えるかもしれませんが、家庭のエネルギー使用量のほとんど（すべてではないにしても）をカバーするには十分です。

ソーラー技術セクターが進歩するにつれて、私たちは家庭用ソーラーシステムが将来より効率的になることを期待するかもしれません。

陸屋根にソーラーパネルを設置することは可能ですか？

ソーラーパネルは、傾斜した屋根と同じように平らな屋根でも効果的に機能します。これは、ソーラーパネルが可能な限り最適な角度で傾斜できるようにする特定の取り付けフレームを採用しているためです。

陸屋根には、手が届きやすく、パネルの設置とメンテナンスがかなり簡単になるというさらなる利点があります。タイルを取り除く必要がないため、通りからパネルが見えにくくなります。

ソーラーパネルは暗闇でも夜でも機能しますか？

いいえ、ソーラーパネルは夜間にはあまり効果的ではありません。

しかし、1日を通して生成された太陽エネルギーパネルの保管は、これまでになく簡単になりました。

最も一般的な手法は、バッテリーを使用することです。バッテリーは、価格が年々下落し続けているため、入手可能で経済的になっています。

曇りの日にソーラーパネルを使用することはできますか？

はい、彼らはやる。

パネルが適切に機能するには、通常の日光で十分です。

晴れた晴れた日や日照時間が長い夏の間はより多くなりますが、強烈で明るい日光は必要ありません。

また、雲量が少ない地域でもパフォーマンスが向上します。