太陽光発電システムの基礎知識

太陽光発電は、太陽電池を並べて複数の太陽電池を結合させたソーラーパネルと言われるパネルを利用して、円滑に太陽光の光を電気に変換していますが、光起電力効果を使って一つの一つの太陽電池に入射される太陽光を電気に変換するだけでは非効率なので、このように複数の太陽電池をソーラーパネルにしているのが普通で、太陽電池の数が多ければ多いほど発生させることのできる電気量は多くなります。

太陽光といっても、紫外線をはじめX線や可視光線など様々な波長の光がありますが、
太陽電池やソーラーパネルで使用される太陽光は主に単色光が使われており、
他の波長帯の放射は利用されないのが普通ですが、
最近では熱の基になる赤外線放射も利用できるような太陽光発電も作られており、
赤外線を主に利用する太陽光発電が普及するのもそう遠くはないとされています。

ソーラーパネルは壊れやすいので、運搬業者や太陽光発電システム設置業者の扱い方によっては設置する段階でヒビが入ってしまうような場合もあるため、信用できる業者に依頼するようにしましょう。

また、大粒の雹や多雪によっても破損したという例があるので、
太陽光発電は思っている以上に壊れやすいものだと認識して費用が多少高くても、
保険や保証が充実している業者を選んで太陽光発電システムを導入してもらうようにしましょう。

ソーラーパネルの寿命は数十年とされていますが、屋外に長期間さらされるためソーラーパネルの寿命には差がある場合があります。

半導体の作用

太陽光発電を導入するにあたってソーラーパネルは必要不可欠なものですが、
ソーラーパネルは個々の太陽電池の集合体であり太陽電池はp型やn型と呼ばれるようなダイオードをくっつけたpn結合と言われている半導体がメインとなっています。

この半導体が太陽光発電には必ず必要となってきますが、
物質内にある電子に太陽の光が照射されることで発生するエネルギーを電子や電子レベルで分解して太陽光発電を実現しています。

半導体に照射された太陽の光は半導体の作用によって物質の原子がプラスとマイナスの二つに分解されることになりますが、この二つに分解されるというのがキーポイントで分解された原子それぞれの性質に対応できるように半導体をp型とn型の二つに分けています。

電気が発生する仕組みはプラスの電荷をもった電子とマイナスの電荷をもった電子の相互作用により発生しますが、この二種類の半導体によって効率的に原子をプラスの電子とマイナスの電子に変換することが可能で、効率良く太陽の光エネルギーを電気に変えています。

ただし、これらの方法で発生した電気を充電しておくようなシステムはまだ普及していないため、作られた電気は直ちに家庭用電気か電気会社に買い取られることから、太陽光発電で発生した電気を溜めておくことはできません。

半導体が発生させることのできる電気量は太陽の光に比例しますが、当然ながら半導体に傷ができたり、故障してしまうと太陽の光を効率よく電気に変換することはできなくなります。

設置に適している場所

太陽光発電は太陽の光を利用して電気を生み出す仕組みであるため、
太陽の光が届く場所ならどこでも設置することが可能ですが、
太陽光の照射量に電気の発生量は関係しているため設置する場所によって発電量には差が出るのが普通で、設置する場所の気候や地形などを考慮して太陽光発電システムの導入を考える必要があります。

どこに太陽光発電システムを導入するかによって電気の発生量は変わってきますが、
設置する方角も電気量に関連している大きな要素で、
特に太陽の光がよく当たる南側に関しては太陽の光も多いので放射量に応じて発電量も増加します。

太陽光発電で発生するエネルギー源は太陽による直達日射量が多くを占めますが、
雲に反射された太陽放射や建物に反射された太陽光による日射によっても10分の1程度の発電は可能です。

ただし、10分の1の発電となると発電量もかなり少なくなるので、
このような反射や散乱による発電はほとんど見込めないことになります。

また、太陽の位置は季節によって変わるので、太陽光発電の導入を考えた時期に建物などの日陰にならなくても季節が変わることで常時建物の陰に入ってしまうということもありますから、その時に陰になるかならないかではなく一年を通して陰になるかならないかということを考える必要があります。

素人では設置場所もわからない部分があるので業者に聞いて正しい設置場所を確認する必要がありますが、信頼できる業者でないとこのような配慮をしてもらえないこともあるので注意しましょう。

 天候と発電量の関係

太陽光発電には太陽の光が不可欠ですが、
当然ながら太陽光が届かないと発電量は著しく下がることになり、
曇りや雨の日のように太陽の光が直接届かない場合は晴天時に比べて放射量は下がりますが、曇りや雨でも太陽の光が雲を透過したり、反射したり散乱することで発電量が0になることはほとんどありません。

低い雲の場合は太陽光が散乱しにくいので発電はほとんどありませんが、
薄い雲の場合は直達日射と散乱や反射の合計が晴天時を超える場合があるので、
かえって発電量が増える場合もありますから曇りだからといって一概に発電が少ないとは言えませんが、基本的にはかなり少なくなります。

ただし、曇りや雨の日が多い地域や局地的に雲が発生しやすい山間部などでは太陽光発電の運用による売電で得られる収入よりも初期費用にかかる金額が高くなるので、太陽光発電を導入することによるメリットが得られないような場合もありますから、導入には費用対効果を含めた検討が必要です。

また、当然ながらソーラーパネルに積雪があると発電しなくなるので雪が多い地域でのソーラーパネルの導入は不向きとされていますが、雪が多い地方特有の雪が積もらないような屋根の作りになっている場合はこの限りではありません。

気温による発電量の違いも顕著となっていますが、気温が低いほど発電量は増えるので日射時間が長い夏の時期でも夏の発電量が一番にはならず、気温や日照時間のバランスが良い春や秋に発電量が最も増える傾向にあります。