高温により ソーラーパネルは 、特に暑い場所ではあまり機能しません。高温は物理的および電気的変化により、PV モジュールの性能に悪影響を及ぼします。 PERC、TOPCon、IBC、HJT などの太陽電池モジュールは、高温になると効率が低下します。温度係数は効率がどの程度低下するかを示します。ほとんどのモジュールでは、この数値は -0.24 ～ -0.34 %/°C の範囲になります。暑い気候では、ソーラーパネルは 65 ～ 70°C まで熱くなることがあります。これにより、生成されるエネルギーが大幅に低下します。
太陽光パネルは暑くなると効率が下がります。これは、すぐに生成される電力量と 1 年間にわたって生成される電力量の両方に影響します。
| モジュールタイプ | 温度係数 (%/°C) | 40°C 上昇時の推定電力損失 |
|---|---|---|
| PERC | -0.34 | 約13.6%の損失 |
| TOPCon | -0.32 | 約12.8%の損失 |
| IBC | -0.29 | 約11.6%の損失 |
| HJT | -0.24 | 約9.6%の損失 |
太陽電池パネルの効率に対する温度の影響は、太陽電池モジュールの設計者にとって大きな懸念事項です。研究によると、温度係数はテクノロジーごとに異なることがわかっています。これらの数値は時間が経っても悪化しません。温度がソーラーパネルの効率に影響を与えると、太陽エネルギーシステムからの電力とコストが減少することになります。
高温になると、ソーラーパネルの機能が低下します。これは、熱によってモジュール内部のものが変化するために発生します。これらの変更により、パネルの発電量が減少します。
ソーラーパネルの種類が異なれば、電力損失の速度も異なります。 HJT や CIGS などの一部のパネルは、高温下でより優れた性能を発揮します。外が暑いとき、彼らはより多くのエネルギーを保ちます。
パネルを正しい方法で取り付けると、パネルを涼しく保つことができます。パネルを上げると、パネルの下に空気が移動します。冷却材を使用すると、パネルの機能も向上します。
ソーラーパネルの素材は非常に重要です。封止材やコーティングなどは、パネルの熱処理に役立ちます。これらの材料は、暑い場所でもパネルを長持ちさせるのに役立ちます。
冷却システムとスマートテクノロジーは、パネルの動作を改善するのに役立ちます。ソーラーパネルの効率を最大 15% 向上させることができます。これにより、暖かい場所では太陽エネルギーがより便利になり、安価になります。
ソーラーパネルは、光起電力効果を利用して電気を作ります。太陽光が太陽電池に当たり、電子を移動させます。この動きにより電流が発生します。バンドギャップは、電子を自由にするために必要なエネルギーです。 PV モジュールが異なれば、バンドギャップも異なります。バンドギャップによって、太陽光がどれだけ電気に変換されるかが変わります。
温度が高くなるとバンドギャップは小さくなります。これは、電子が移動するのに必要なエネルギーが少なくなることを意味します。しかし、より多くの電子が収集される前に再結合する可能性があります。モジュールがどれだけよく冷却されるかは、その最適なバンドギャップに影響します。モジュールを急速に冷却できない場合、効率はさらに低下します。 CIGSe 太陽電池の場合、バンドギャップを制御すると電圧と効率が向上します。これは、PV のパフォーマンスにとってモジュールを低温に保つことが重要である理由を示しています。
注: 熱により、モジュール内での電子の作用が変化します。これは原子レベルから始まり、効率に影響を与えます。
温度により、ソーラーモジュールからの電圧と電流が変化します。暑くなると、開放電圧 (VOC) が低下します。これは、より多くの電荷キャリアがセル内にあるために起こります。電子はより簡単に戻ることができます。シリコン太陽電池パネルの場合、電圧は摂氏 1 度あたり約 2.2 ミリボルト低下します。
短絡電流（ISC）は熱により若干増加します。温度が高くなると電子が動きやすくなります。したがって、もう少し多くの電流が流れます。ただし、電圧降下は電流利得よりもはるかに大きくなります。これは、モジュールの電力と効率が高温になると低下することを意味します。
温度が高くなると、開放電圧が低下します。
電子が動きやすくなるため短絡電流は若干増加します。
電流利得よりも電圧降下が大きいため、効率が低下します。
モジュール内の抵抗が変化すると出力も変化します。
テストでは、これらのことが起こることが示されています。パネルが加熱すると、電圧が低下し、電流が少し増加し、合計出力が低下します。そのため、太陽電池システムの設計者にとって温度は大きな懸念事項となります。
熱により、細胞内で電子と正孔がさらに再結合します。接点に到達する前に再結合すると、モジュールは電気を失います。温度が高くなると、この再結合がより頻繁に起こります。これにより電流が低下し、パネルの効率が低下します。
モジュールの温度により、再結合する電子の数が変化します。
材料内の欠陥が増えると、再結合スポットが増えることになります。
熱によりモジュール内の抵抗が上昇し、電流が流れにくくなります。
再結合と抵抗が増えると効率と出力が低下します。
研究によると、温度が高くなるとセルの抵抗が上昇します。これにより、電気がモジュールを通過しにくくなります。したがって、パフォーマンスはさらに低下します。再結合と抵抗の両方が組み合わさると、高温の天候では大きな電力損失が発生する可能性があります。
要約すると、温度は、バンドギャップ、電圧、電流、再結合、抵抗を変化させることにより、PV モジュールに影響を与えます。暑くなるにつれて、これらすべてが連携して効率が低下します。
ソーラーパネルの評価は、STCと呼ばれる標準テスト条件から取得されます。 STC は完璧なラボ設定を使用します。セル温度は 25°C に設定されています。太陽光は1000W/m²と非常に強いです。しかし、現実の生活は研究室とは異なります。屋外では、ソーラーパネルが熱くなり、太陽光が弱くなります。風と空気の質量もパネルの機能に影響を与えます。
| パラメータ | 標準テスト条件 (STC) | 現実世界の動作条件 (NOCT) |
|---|---|---|
| 放射照度 | 1000W/m² （理想的な太陽光の強さ） | 800W/m² (より低く、より典型的な太陽光) |
| 温度 | セル温度 25°C (77°F) | 周囲温度 20°C (68°F)。セル温度 ~45°C |
| 気団 | 1.5 (標準化された大気経路長) | 指定なし、場所により異なります |
| 風速 | 考慮されていない | 1 m/s (冷却と温度に影響) |
この表は、STC が完璧な世界のようなものであることを示しています。実際には、太陽電池モジュールは約 45°C に達することがよくあります。また、研究室よりも日光が当たりません。これらの変化により、ソーラーパネルの効率が低下します。実際には、パネルは通常、STC 評価の 70 ～ 80% しか提供しません。エンジニアはこれらの数値を使用して、システムが実験室の外でどれくらいの電力を生成するかを推測します。
他にも、得られるパワーが低下することがあります。次の表は、実際の太陽光発電システムにおける一般的な損失を示しています。
| 損失係数 | 典型的な損失の範囲 / 影響 |
|---|---|
| 温度の影響 | モジュール温度が上昇すると効率が低下します (例: 5 ～ 10% ディレート) |
| 配線と導通 | ケーブルと接続でのエネルギー損失 (1 ～ 3%) |
| インバータ効率 | DC から AC への変換損失 (効率 95 ～ 98%) |
| 汚れと日陰 | 塵、埃、雪、日陰による出力低下（2～5％） |
| モジュールの劣化 | 年間効率損失は年間約 0.5% |
ソーラーパネルは屋外よりも研究室の方がうまく機能します。パフォーマンス比 (PR) は、実際の出力と完全な出力を比較します。 PR 数値は 66% から 88% に上昇します。これは、熱、配線、経年劣化など、多くの要因がすべてソーラーパネルの効率を低下させることを意味します。
温度係数は、25°C を超えると太陽電池モジュールの出力がどの程度低下するかを示します。この番号はデータシートで確認できます。摂氏ごとのパーセントとして表示されます。エンジニアは温度係数を使用して、パネルが加熱したときにどれだけの電力が失われるかを計算します。
温度係数は重要なことに影響します。
開放電圧 (VOC)
短絡電流 (ISC)
最大電力点 (Pmpp)
たとえば、モジュールの温度係数が -0.3%/°C である場合、25°C を超えるごとに 0.3% の電力が失われます。技術者は、パネルが高温になるにつれて電圧、電流、または電力がどのように変化するかを観察してこれを確認します。温度係数は、システムを設計し、寒いときの高電圧による問題を回避するのに役立ちます。
ソーラーパネルの効率は温度係数に依存します。数値が小さいほど、暑い天候での電力損失が少ないことを意味します。 HJT などの一部のモジュールは温度係数が優れています。これらは非常に高温になる場所に適しています。
太陽電池モジュールは高温になると電力を失います。エンジニアは数学を使用して損失額を推測します。セル温度の式の 1 つは次のようになります。
Tcell = Tamb + (1 / U) * (Alpha * Ginc * (1 - Effic))
Tcell: セル温度
Tamb: 周囲温度
U：熱損失係数（W/m²・K）
アルファ: 吸収係数 (通常 0.9)
ジンク：入ってくる太陽光（放射量）
効率: ソーラーパネルの効率
空気が 35°C、太陽光が 800 W/m²、パネルの効率が 20% の場合、セルは 55°C を超える可能性があります。セル温度が高くなると、より多くの電力が失われます。温度係数が -0.3%/°C の場合、25°C を超えて 30°C 上昇すると、電力が 9% 低下することになります。
科学者たちは何年にもわたって屋上太陽光発電を研究してきました。彼らは、熱損失が総損失の大部分を占めていることを発見しました。これらはアレイキャプチャ損失と呼ばれます。時間の経過とともに、パネルの効率も毎年約 0.5% 低下します。ほこり、日陰、配線の損失などが状況をさらに悪化させます。
ヒント: 常に温度係数を確認し、実際のデータを使用して損失を予測します。
太陽電池パネルは暑い季節には電力を失います。これらの損失を測定することで、設計者はより多くの電力を得るために最適なパネルとその設置方法を選択できます。
ソーラーパネルは、太陽光から電気を作るためにさまざまな材料を使用します。結晶シリコンモジュールは通常の状態では良好に動作します。単結晶シリコンモジュールは最大 26.7% の効率に達します。多結晶モジュールは 24.4% の効率に達します。 CIGS などの薄膜モジュールは効率が低くなります。しかし、暑い場所ではより良く機能します。 CIGS モジュールは高温になると効率が低下します。温度係数はわずか -0.36%/°C です。結晶シリコンモジュールは温度係数が高くなります。つまり、暑いときはより多くのパワーが失われます。薄膜モジュールは、光が少ない場合や影がある場合にもより効果的に機能します。
| モジュールタイプ | 効率範囲 (%) | 温度係数 (%/℃) | 温度感度と効率損失の概要 |
|---|---|---|---|
| 単結晶c-Si | 15～20 | -0.446 | 効率は高いが、高温になると電力損失が大きくなる |
| 多結晶c-Si | 13 - 16 | -0.387 | 中程度の効率と中程度の熱感受性 |
| CIGS薄膜 | 10 ～ 14.5 (標準) | -0.36 | 効率は低くなりますが、熱の影響は少なく、高温や暗い場所でもより効果的に機能します。 |
薄膜モジュールは、高温で変化する光の中でも良好に動作し続けます。結晶シリコンモジュールはピーク効率が高くなりますが、高温になるとより多くの電力を失います。
太陽光発電技術は進歩し続けています。 HJT モジュールは、実験室で最大 26.56% の効率に達します。暑いときでも優れたパフォーマンスを維持します。温度係数は約 -0.25%/°C です。そのため、高温になったときの電力損失が少なくなります。 TOPCon モジュールは効率が高く、それほど高価ではありません。温度係数は -0.32%/°C 近くです。 IBC モジュールはバックコンタクト設計を採用しています。これによりシェーディングが軽減され、22 ～ 24% の効率が得られます。温度係数は約 -0.29%/°C です。 PERC モジュールは頻繁に使用されますが、熱により効率が低下します。
| テクノロジーの | 温度係数 (%/°C) | 推定電力損失 (25°C ～ 65°C) | 効率特性とアプリケーションコンテキスト |
|---|---|---|---|
| HJT | 約-0.243% | 約9.72% | 最高の温度安定性。 24%を超える効率。劣化が少ない。高温で日当たりの良い場所や建物での使用に適しています。 |
| TOPCon | 約-0.32% | 約12.8% | 中程度の温度係数。効率限界は約 28.7%。良い価格。暖かい場所でよく機能します。 |
| IBC | 約-0.29% | 約11.6% | 高効率 (22-24%);見た目はいいです。シェーディングが少なくなります。派手な建物に適しています。 |
| PERC | より高い温度感度 | 他に比べて電力損失が大きい | 頻繁に使用しますが、熱により多くの電力が失われます。高温では効率がさらに低下します。 |
太陽電池モジュールは、研究室の外では異なる動作をします。暑い場所では、結晶シリコンモジュールは熱のために年間エネルギーの 8 ～ 9% を失います。薄膜モジュールの損失はわずか約 5% です。 CIGS モジュールは、10 ～ 50°C の範囲でより優れたパフォーマンス比を維持します。ほこり、湿気、風などの要因も、太陽光発電モジュールの動作に影響を与えます。ほこりや湿気により、最大 30% の電力損失が発生する可能性があります。ハイブリッド PV サーマル システムなどの冷却方法は、暑い場所でパネルがより適切に機能するのに役立ちます。
| 太陽光発電技術 | 暑い気候における熱損失 | 性能比 / 暑い気候における影響 |
|---|---|---|
| 単結晶シリコン (mono-c-Si) | 年間 8% のエネルギー損失 | CIGS よりもパフォーマンス比が低い。高温になるとパワーが失われる |
| 多結晶シリコン (multi-c-Si) | 年間 9% のエネルギー損失 | mono-c-Si と同様の損失。熱によりパフォーマンスが低下する |
| 薄膜技術 | 年間 5% のエネルギー損失 | 熱の扱いが上手です。電力損失が少なくなります |
| アモルファスシリコン（a-Si） | 該当なし | 熱アニーリングのため、暖かい季節にはより効果的です |
| 銅インジウムガリウムセレン化物 (CIGS) | 該当なし | 10 ～ 50°C の範囲で結晶シリコン PV よりも高いパフォーマンス比 |
PV モジュールの性能は、種類、天候、セットアップ方法によって異なります。適切なソーラーモジュールを選択すると、特に暑い場所では、より多くのエネルギーを獲得し、コストを節約できます。
画像出典: ピクセル
封止材は太陽電池を熱や水から守ります。また、衝撃や圧力からも保護します。封止材の種類によって、モジュールが熱をどの程度うまく処理できるかが変わります。モジュールの持続時間にも影響します。
EVAは高温になると金属やシリコンよりも成長します。これにより、加熱および冷却中にモジュール内部にストレスが発生します。
ストレスによりモジュール内部に亀裂や破損が生じる可能性があります。
適切な封止材を選択すると、損傷の可能性が低くなります。モジュールの強度を維持するのに役立ちます。
封止材がどれだけ伸縮するかは、層がどのように接着するかに影響します。これにより、モジュールの強度が変わります。
SiC、BN、ZnO などを EVA に添加すると、熱の排出が速くなります。例えば、SiCを30%混合すると熱効率は70.02%に達します。セルが低温に保たれたため、電気効率は 16.94% まで上昇しました。
これらの添加剤による熱の流れが改善されると、出力が 7% 以上向上します。
ヒント: 優れたカプセル化材料と特別な添加剤を使用すると、PV モジュールが涼しく保たれ、暑い場所でもより良く機能するようになります。
モジュールのワイヤと経路の構築方法は、熱と電気の制御に役立ちます。科学者たちは、バックシートにグラファイトとアルミニウムのフィルムを使用すると、結晶シリコンモジュールが冷却されることを発見しました。この冷却により、電圧と電力の変換が向上します。フレームとバックシート内の良好な熱経路がセルから熱を逃がします。金属を含む相変化材料を追加すると、モジュールがさらに冷却されます。温度は最大 21.9 K 低下する可能性があり、電気効率は 9% 向上する可能性があります。導電経路のスマートな設計により、熱による損失が低減され、太陽光発電システムの出力が向上します。
高熱によりモジュールが劣化し、故障が早くなります。時間の経過とともに、熱、日光、水により錆び、亀裂が生じ、材料が弱くなることがあります。光誘起劣化 (LID) と電位誘起劣化 (PID) は一般的な問題です。 LID は、日光がシリコンセル内の化学物質を変化させるときに発生します。これにより、早期の電力損失が発生します。 PID は高電圧の差から発生します。漏れ電流が発生し、電力が大幅に低下します。カプセル化層が黄色くなったり、ひび割れたり、くっつかなくなったりすることがあります。これにより、透過する光が少なくなります。バックシートは熱や水によって劣化する可能性があります。湿気が侵入し、雨漏りの原因となります。小さな亀裂や金属線の剥がれも効率を低下させます。ガラス同士のモジュールや耐紫外線バックシートなど、強力な素材と優れた設計を使用すると、これらの問題の速度が遅くなります。
| メカニズム | の説明と | 太陽電池モジュールへの影響と劣化速度 |
|---|---|---|
| 電位誘起劣化 (PID) | 高電圧はイオンを移動させ、経路を作ります。ガラス中のナトリウムイオンがこれを促進します。 | 最大 30% の効率損失。年間最大 2.02% の電力損失。 |
| 光誘起劣化 (LID) | 太陽光はシリコンセルの酸化を加速します。 | 主に初年度に最大 10% の効率損失が発生します。 |
| カプセル化のエージング | 紫外線や熱により黄ばみ、ひび割れ、粘着力の低下などが起こります。 | 入ってくる光が少なくなります。時間の経過とともに効率が低下します。 |
| バックシートの劣化 | 熱や水分は故障や剥離の原因となります。 | 湿気が多くなり、錆びやすくなります。初期の失敗。 |
| 細胞の分解 | 熱により小さな亀裂や金属線が剥がれます。 | 電力損失と効率の低下。 |
| ホットスポットの形成 | 電池の問題やほこりにより、一部のスポットが熱くなりすぎます。 | さらなるダメージと効率の低下。 |
| 機械的応力 | 伸びたり縮んだりすると亀裂が発生します。 | はんだ接合部やセルが破損します。 |
| 汚れ・ホコリの蓄積 | ほこりが光を遮断し、ホットスポットを形成します。 | 電力損失は g/m⊃2 あたり 1.27%。ほこりの。 |
注: 高温は化学変化を加速し、材料にストレスを与えるため、これらすべての問題を悪化させます。優れた素材とスマートなデザインを選択すると、過酷な場所でもモジュールを長持ちさせることができます。
周囲温度と太陽光は両方ともソーラーパネルの動作に影響します。 25°C を超えると、パネルの効率は 1 度ごとに約 0.3% ～ 0.5% 低下します。非常に暑い場所では、パネルが 60°C まで熱くなることがあります。これにより、定格に比べてパワーが 10 ～ 15% 失われる可能性があります。日光が強い寒い場所ではパネルの機能が向上し、効率が 5 ～ 7% 向上します。太陽光が増えれば、たとえ熱によって一部が失われるとしても、総エネルギーが増加します。パネルは通常、空気より 20 ～ 40 °C 高温で動作するため、地域の天候が重要です。風はパネルを冷却するのに役立ちます。 1 m/s などのわずかな風が吹くだけで、パネル温度が 5 ～ 11 °C 低下する可能性があります。以下の表は、これらのことがソーラーパネルの動作にどのように影響するかを示しています:
| 要因/条件が | PV 効率/出力に与える影響 | 説明/例 |
|---|---|---|
| 温度上昇 (>25°C) | 1℃上昇ごとに0.3%～0.5%の効率損失 | パネル温度が 60°C に達する可能性があり、定格効率と比較して出力が 10 ～ 15% 低下します。 |
| 極寒条件（0℃） | 定格出力よりも 5 ～ 7% 高い効率ゲイン | 日射量が多い寒冷地では効率が向上します |
| 高い日射量 | 温度損失にもかかわらず総エネルギー出力を増加 | 暑い晴れた日は、涼しい曇りの日よりも多くのエネルギーを生成します |
| 風速 | 冷却効果により、1 m/秒でパネル温度が 5 ～ 11 °C 低下します。 | 冷却により効率が向上 |
熱帯地域では、湿度と熱が高く、効率が最大 28.7% 低下する可能性があります。パネルをチェックして掃除すると、正常に機能し続けることがよくあります。
空気の流れはパネルを冷却するために非常に重要です。空気がパネルの両側を移動すると、より速く熱が奪われます。パネルが屋根よりも高くなると、空気が下を流れてさらに冷却される可能性があります。屋根の色も重要です。パネルの下の暗い屋根は、パネルがない場合よりも涼しい場合があります。屋根が明るい、または光沢があると、パネルの周囲の空気が暖かくなる可能性があります。パネル付きの屋根が涼しいと夜間はそのエリアが涼しくなりますが、パネルが熱の流出を防ぐため、屋根自体は暖かいままになる可能性があります。パネルの設置方法も重要です。屋根に設置されたパネルは、周囲の空気の移動が少ないため、通常、地上に設置されたパネルよりも 5 ～ 10°C 高温になります。
ヒント: パネルを高くしてその下に空気を流すと、パネルが涼しく動作しやすくなります。
季節や住んでいる場所によって、パネルの機能が変わります。暑い場所では、25°C を超えるごとにパネルの効率が約 0.4% 低下します。地球上のどこにいるかによって太陽の角度や太陽の照る時間が変化するため、赤道から遠い場所では、年間を通じてより大きな変化が生じます。熱帯地域では、雲と湿気による特別な問題が発生し、太陽光が遮られ、パネルに水が溜まる可能性があります。パネルを頻繁に掃除しないと、砂漠の粉塵によって効率が低下する可能性もあります。涼しい場所は、たとえ日光が少なくても、効率がよくなることがよくあります。一年を通じて最大限のエネルギーを得るには、どの場所でも設計と清掃に関する独自の計画が必要です。
暑い場所には十分な冷却と清掃が必要です。
涼しい場所では熱による効率が低下します。
熱帯地域では湿気と雲に対処する必要があります。
砂漠地帯では粉塵を制御する必要があります。
ソーラーパネルがどのように機能するかは、温度を変化させる多くの要因に依存するため、場所ごとに適切な設定を選択することが非常に重要です。
年間発電量とは、太陽光発電システムが 1 年間に発電する電気の量を意味します。暑い気候ではパネルの効率が低下するため、エネルギー生産量も減ります。暑い場所で効率が 10 ～ 15% 低下すると、総エネルギーも低下します。この低下により、平準化電力コスト (LCOE) が変化します。 LCOE は、システムの耐用年数にわたって 1 単位の電力を生成するための平均価格です。パネルの効率が低下すると、1 キロワット時あたりのコストが高くなります。暑い地域では、太陽光発電システムの LCOE が高くなることがよくあります。これは、パネルの機能が低下し、より多くの洗浄または冷却が必要になるためです。
システムをどのように設計するかによって、節約できる金額が決まります。エンジニアは特別な素材と冷却テクニックを使用して、パネルをより低温に保ちます。たとえば、相変化材料 (PCM) はパネルを最大 34°C 冷却できます。クーラーパネルはより効果的に機能するため、より早くお金を取り戻すことができます。 PCM とともに水を使用すると、パネルの効率が最大 13.7% 向上します。粉塵により効率が約 12% 低下する可能性があります。ほこりを掃除するとエネルギーが高く保たれ、システムの価値が高まります。以下の表は、設計の選択によってパフォーマンスとコストがどのように変化するかを示しています。
| システム設計の側面による | パフォーマンスへの影響 | 経済的影響 |
|---|---|---|
| PCMの統合 | パネルを冷却し、効率を向上させます | より迅速な投資回収、より良い投資 |
| 冷却戦略 (水 + PCM) | より高い効率、より優れた熱制御 | より多くのエネルギー、より大きな利益 |
| 粉塵軽減 | パネルが正常に機能し続ける | 高い出力を維持し、価値を追加します |
| PCMタイプの選択 | システムに最適な冷却 | コストとデザインの変更 |
一部の太陽光発電システムは効率が 37% に達しますが、コストが高く、強い太陽光が必要です。固定傾斜システムは安価で、多くの場所で使用できます。エンジニアは、各エリアの太陽光と予算に最適なシステムを選択します。
ソーラーパネルは、熱、ほこり、老朽化により時間の経過とともに効率が低下します。ほとんどのパネルは効率が毎年約 0.5% 低下します。暑い場所では、これがより早く発生し、後でより多くの費用がかかる可能性があります。パネルが劣化すると、エネルギー生産量が減り、コストの節約になります。所有者は、返済と節約について考えるときに、これらの損失を計画する必要があります。強力な素材とスマートなデザインを使用すると、損傷を遅らせ、お金を保護できます。
優れたデザインと定期的なケアにより、過酷な気候でもソーラーパネルが長持ちし、コストを節約できます。
エンジニアは、ソーラーパネルを冷却するためにさまざまな方法を使用しています。彼らは、パネルの周りに空気を移動させるなど、受動的な冷却を選択します。ヒートシンクは、より多くのエネルギーを使用せずに余分な熱を取り除くのに役立ちます。パネルを上げてその下にスペースを残すと、空気が流れて冷却されます。パネルが太陽に面する方法を変更し、パネルを傾けると、熱の蓄積を防ぐことができます。また、パネルがより多くの太陽光を受けるのにも役立ちます。一部のセットアップでは、パラフィンゼリーなどの相変化材料を使用して、熱を吸収し、後で放出します。これらの方法は、温度を制御し、パネルの正常な動作を維持するのに役立ちます。
適切な素材を選択すると、パネルをより低温に保つことができます。光沢のある塗装や明るい色の屋根は、それほど熱を吸収しません。サブバンドギャップ反射率が高いパネルは、使用できない太陽光を反射します。これにより涼しさが保たれます。放射率の高い素材は熱をより早く逃がします。これらのトリックは、パネルを長持ちさせ、より良く機能させるのに役立ちます。
冷却はソーラーパネルにとって非常に重要です。相変化材料と同様に、パッシブ冷却により、パネルの出力が約 9% 増加します。アクティブ冷却は水または空気を使用してパネルを冷却しますが、コストが高く設定が困難です。ハイブリッド システムでは、熱電冷却器と相変化材料を混合して、さらに優れた結果を実現します。一部のハイブリッド クーラーはパネル温度を 40°C 以上下げることができます。また、パネルの機能を最大 15% 向上させることもできます。これらのアイデアは、暑い場所でもパネルを涼しく保つのに役立ちます。
スマート コーティングにより、パネルがより多くの光を吸収し、ほこりを防ぎます。コーティングによっては、それ自体を洗浄して反射を防ぐものもあります。二重層の相変化材料は、熱を取り込み、放出することでパネル温度を安定に保ちます。リアルタイム監視では、人工知能を使用してパネルの動作を監視し、変更します。これらのツールは、天候が変化してもパネルが電力を供給し続けるのに役立ちます。
| ソリューションの種類 | 利点 | 例 影響 |
|---|---|---|
| ハイブリッドナノコーティング | 反射を抑え、ホコリを防ぐ | より多くのフォトンが使用される |
| AI監視 | 天候の変化に応じて設定を変更する | より多くのエネルギーを得る |
| PCMレイヤー | 熱を取り込み、放出してパネルを冷たく保ちます | 熱によるダメージが少ない |
ソーラーパネルの種類によっては、暑い方がより効果的に動作するものもあります。 HJT モジュールは、熱帯や乾燥した場所でエネルギー損失が少なく、より多くの電力を生成します。 CIGS セルは、非常に暑い場合でも正常に動作し続けます。 CdTe モジュールは、暑い気候においてシリコンモジュールよりも最大 6% 多くのエネルギーを生成できます。最適なテクノロジーを選択することで、高温の場所でもパネルがより適切に機能し、より長持ちするようになります。
科学者たちは、太陽電池パネルの熱を助ける新しい方法を見つけています。パネルを暑い気候でも強くするために特別な素材を使用しています。一部の科学者は、ペロブスカイト太陽電池に小さなMOFを入れています。これらの MOF により、セルの形状がより柔軟になり、表面が大きくなります。これにより、日光や熱によるダメージを防ぐことができます。 CIGS 太陽電池では、非常に薄い Al2O3 層がセルを保護します。この層の厚さはわずか 10 ナノメートルです。水の浸入を防ぎ、電気的な問題を防ぎます。このため、高温多湿な場所に長時間置かれた後でも、セルはその電力の約 80% を維持します。ナノ流体とパラフィンベースのナノマテリアルはパネルの冷却に役立ちます。パネルから熱を逃がします。カーボンブラックのナノ流体とナノ粒子を含む相変化材料が温度を安定に保ちます。これらの新素材とナノテクノロジーは、ソーラーパネルの寿命を延ばし、暑いときの動作を良くするのに役立ちます。
スマート コーティングと人工知能は、ソーラー パネルの熱処理を支援します。以下の表は、これらのツールがどのように役立つかを示しています。
| メカニズム | の説明 | 高温下での PV 効率への影響 |
|---|---|---|
| ハイブリッドナノコーティング | 反射を低減し、より多くの UV/IR 光を使用し、ほこりをブロックします。 | より多くの光が使用され、汚れによる電力損失が少なくなります |
| 相変化材料 (PCM) | 熱を取り込み、放出することでパネル温度を一定に保ちます | 熱によるダメージが少なく、パネルの寿命が長くなります。 |
| AI 主導の適応システム | 機械学習を使用して設定を変更し、太陽を追跡します | 熱くなってもさらにパワーアップ |
スマート コーティングにより、パネルがより多くの光を取り込み、きれいな状態を保つことができます。 PCM は日中に余分な熱を蓄え、気温が下がると熱を放出します。これにより、パネルが熱くなりすぎないようにすることができます。 AI システムは天気を監視し、パネルの動作方法を変更します。これにより、非常に暑い場合でも、パネルがより多くのエネルギーを生み出すことができます。
ハイブリッドおよび先進的なシステムは、熱と闘い、より効率的に動作するためにさまざまな方法を使用しています。ハイブリッド太陽光発電システムは、太陽光発電パネルと地中熱源ヒートポンプを組み合わせたものです。それぞれの気候に合わせた専用パーツも使用しています。エンジニアは、コレクター、熱交換器、貯蔵タンクに適切なサイズを選択します。これにより、暖房と電気の需要のバランスをとることができます。これらのシステムの相変化材料は熱を蓄え、パネルの冷却に役立ちます。これにより、パネルが過度に熱くなるのを防ぎます。制御システムはエネルギーを管理し、グリッド電力の必要性を減らします。暑い場所では助かります。ハイブリッド太陽光発電 (PVT) システムは、電気と熱の両方を生成します。これらのシステムは冷却を使用して、最も暑い正午であってもパネルの動作を良好に保ちます。エアロゲルなどの高度な断熱材と機械学習を使用したスマートな制御により、これらのシステムがより長持ちし、より適切に機能するようになります。ハイブリッド設計により温室効果ガスの排出量が削減され、暑い場所でも太陽エネルギーの信頼性が高まります。
太陽光パネルは暑くなると性能が低下します。各タイプのパネルは、独自の方法で熱に反応します。温度係数は、高温時にどれだけの電力が失われるかを示します。パネルを設置する適切な方法を選択し、適切な材料を使用することで、パネルの機能を向上させることができます。
最良の結果を得るには、太陽光発電システムを設置する前に専門家に助けを求めるのが賢明です。これにより、どこに住んでいてもパネルが確実に機能するようになります。
温度係数は、25°C を超えた場合にソーラーパネルがどれだけの電力を失うかを示します。係数が低い場合、パネルは暑い気候でもそれほど電力を失いません。
高温により、ソーラーパネルの劣化が早くなります。ひび割れや黄ばみの原因となります。材料はより早く分解されます。これにより、パネルの効率が低下し、寿命が短くなります。
HJT および CIGS モジュールは、暑い場所で最も効果的に機能します。温度係数が低くなります。これは、高温時の電力損失が少ないことを意味します。これらのパネルは、暖かい地域での効率をより高く保ちます。
はい。相変化材料や水冷などの冷却システムは、パネルをより低温に保つのに役立ちます。これらのシステムは、非常に暑い天候下でもパネルの効率を最大 15% 向上させることができます。
ほこりが日光を遮り、一部の場所が熱くなります。これによりパネルの温度が上昇し、電力損失が増加します。多くの場合、パネルを掃除すると、パネルの温度が下がり、動作が良くなります。
