太陽光発電は、半導体界面における光起電力効果を利用して、光エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。このテクノロジーは、ソーラー パネル (モジュール)、コントローラー、インバーターという 3 つの重要なコンポーネントで構成されます。主に電子素子で構成されるこれらのコンポーネントが統合されて、統合された太陽光発電システムが形成されます。
太陽エネルギーは、その独特の利点により注目を集めています。豊富な太陽放射は、無限の入手可能性、無公害特性、手頃な価格、無制限のアクセス可能性などの特性を体現する重要なエネルギー源として浮上しています。地上の太陽エネルギーの流入は、毎秒 800 MWhm という驚くべきレベルに達することがあります。太陽エネルギーの魅力的な特性により、1980 年代以来、太陽エネルギーの成長軌道が加速してきました。
太陽光発電の核心は半導体内部の光電効果にあります。光子が照射されると、これらの半導体はエネルギーを吸収し、電子を放出します。この解放されたエネルギーが原子内の結合力に打ち勝つと、電流が形成されます。外側に 4 つの電子を持つシリコンは、リンなどの元素から外側に 5 つの電子を取り込むと、N 型半導体に変化します。逆に、ホウ素は P 型半導体を生成します。 P型半導体とN型半導体の接合により電位差が生じ、太陽電池が誕生します。 PN接合に太陽光が当たると、P型側からN型側に電流が流れます。
物理学において極めて重要な現象である光電効果は、特定の物質が特定の周波数を超える電磁波からエネルギーを吸収し、電流、つまり光電気を生成するときに現れます。
多結晶シリコンの生産は、最終的にインゴット、スライス、シリコン ウェーハとなり、その後処理されます。シリコンウェーハ上に微量のホウ素とリンを導入すると、PN 接合が形成されます。その後のシルクメッシュ印刷、細かく調整された銀ペーストの塗布、焼結、背面電極の塗布、および反射防止コーティングの堆積を経て、太陽電池アセンブリが完成します。これらのセルはモジュールに結合され、前面をガラスで覆ったアルミニウム ケースに包まれ、背面電極が取り付けられます。補機類と合わせて太陽光発電システムを構成します。 DC から AC への変換にはインバーターが必要で、公共送電網や蓄電池への電力注入が可能になります。通常、バッテリコンポーネントはシステムコストの 50% を占め、残りはコンバータ、設置料金、補助コンポーネント、その他の費用で構成されます。
世界中で従来のエネルギー資源が限られている中、太陽エネルギーが標識として台頭しています。中国の有限な化石燃料埋蔵量は世界平均と比較すると見劣りし、わずか10％にすぎない。太陽エネルギーは、補充可能で安全、騒音がなく、汚染のない資源であり、地理的な制約に制限されません。その用途は、屋上や複雑な地形のある地域などに及びます。太陽エネルギーは燃料消費や敷地内での発電の必要性を排除し、長期的なエネルギー戦略とよく調和します。
太陽光発電は従来の火力発電と比べて、以下のようなメリットがあります。
1：固有の危険性がない
2：騒音や公害がなく、安全・安心です。
3：地理的制約を受けず、多様な場所に対応可能
4：燃料に依存しないため、自家発電が不要
5：高品質なエネルギーを提供
6：ユーザーに感情的に受け入れられる
7：迅速な建設サイクルとコスト効率の高いエネルギー生成
しかし、ソーラーパネルの製造はエネルギーを大量に消費し、環境に悪影響を与える可能性があります。現在のソーラーパネルの製造は世界にとって有益である一方で、国内を汚染すると同時に外部に汚染をもたらす可能性があります。 1m×1.5mのソーラーパネルを作るには40kg以上の石炭を燃やす必要があるが、最も効率的な中国の火力発電所は同じ量の石炭で130kWhの電力を生成できる。さらに、次のような課題があります。
1:エネルギー密度が低く、広大な土地利用が必要
2:気象条件に応じた可変エネルギー生産
3：火力発電に比べて発電コストが高い
4:環境に悪い太陽光発電パネルの製造プロセス
独立型太陽光発電は、オフグリッド太陽光発電とも呼ばれ、ソーラーパネル、コントローラー、バッテリーで構成されています。 AC電源が必要な場合はインバータが必須です。遠隔地の村落電源、家庭用太陽光発電システム、通信信号電源、陰極保護、太陽光街路照明などの用途に使用されます。
系統接続太陽光発電は、系統接続されたインバーターを介して、ソーラーパネルからの DC 電力を地方自治体の電力網基準を満たす AC 電力に変換します。この分類には、バッテリーストレージを備えたシステムと備えていないシステムが含まれます。
バッテリーを備えた系統接続システムは、調整可能な機能を提供し、必要に応じて電力系統に接続または切断できます。停電時の緊急バックアップとして機能します。このようなシステムは住宅の建物に設置されることがよくあります。一方、バッテリーを持たない系統接続システムは、電力スケジュールとバックアップ機能を提供し、通常は大規模な設備に使用されます。
分散型太陽光発電では、特定のエネルギー需要を満たしたり、既存の電力網を強化したりするために、ユーザーサイトまたはその近くに小規模の太陽光発電システムが必要になります。これは、太陽光発電パネル、ブラケット、DC ジャンクション ボックス、系統接続インバーター、AC 配電キャビネットなどのコンポーネントで構成されます。このシステムは日射下で動作し、太陽光エネルギーを直流電力に変換し、系統に接続することでエネルギーバランスを調整します。
