太陽電池モジュールの仕組みを知りましょう

太陽電池が太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換できることは、皆さんなんとなくご理解いただいているかと思います。しかし、部位の名称やそれぞれの役割など具体的なメカニズムを知っている方は少ないのではないでしょうか?このページでは太陽電池の仕組みについてご説明します。ぜひご覧ください。

太陽電池セル

太陽電池(※)の基本構成素子単体を「太陽電池セル」と言います。太陽電池の製造元ではセル単体の出力電圧が低く、電流も小さいので複数のセルを直列構造や並列構造にし、集積化して製造する場合があります。このような製造時の基本単位(複数の基本構造素子)を太陽電池セルということもあります。

太陽電池モジュール(太陽電池パネル)

皆さんがよく知っている太陽電池はこの太陽電池モジュールあたるものです。太陽電池セルは強度が低く、湿度や紫外線などの耐候性も気弱で、電圧・電流も低いので直列や並列接続したうえで、樹脂やガラスで保護します。このように屋外使用向きに保護した太陽電池を「太陽電池モジュール」といいます。

ストリング、アレイ

一枚の太陽電池モジュールが発電する電力(電圧×電流)は実際に必要になる電力と比べると充分ではありません。

そこで、太陽電池モジュールを複数枚ずつグループ化して使用します。

ストリング(string:ひも)・・・モジュールを直列に接続したグループ
アレイ(array:配列)・・・ストリングを並列に接続したグループ

「ストリング」「アレイ」で示される太陽電池モジュールの構成は太陽発電システムを安全に築き、適切な「パワーコンディショナー」や「パワーコントローラー」「電線サイズ」などを選択する上で重要な要素になります。

シリコン系太陽電池の種類

「シリコン系」太陽電池の結晶構造分類図

太陽電池は使用材料で分類すると、「シリコン系」「化合物系」「有機系」に分けることができます。現在、主に生産されている太陽電池は「シリコン系」です。「シリコン系」太陽電池を結晶構造で分類すると右図のようになります。

シリコン系太陽電池の特徴
単結晶型 ・高純度シリコン単結晶ウェハを利用する太陽電池である
・単結晶系は最も古い太陽電池から利用されている
・変換効率は高く、信頼性に優れている
・高純度シリコンの利用量が多く、生産に必要なエネルギーも多いので価格は高い
多結晶型 ・小さな結晶が集まった多結晶シリコンを利用した太陽電池である
・現在、最も多く使用されている
・単結晶シリコンに比べると変換効率は落ちる
・生産に必要なエネルギーや温室効果ガスの排出は少なくてすむので価格が抑えられる
アモルファス型 ・シランガス(SiH4)と水素を通し、高エネルギーを与えることによりアモルファス(非結晶)状のシリコンを蓄積させて製膜する(プラズマCVD法(科学気成長法)
・結晶シリコンの1/100以下の薄いアモルファスシリコン膜が形成される
・シリコンの消費量を抑えられ、大量生産しやすく、軽量でフレキシブルなモジュールを作れる

テクノナレッジ・システムでは、アモルファス型のシリコン系太陽電池を扱っています

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