太陽光発電パネルと熱起電力セルを見ると、大きな違いがわかります。 PV パネルは太陽光（主に可視光）を直接電気に変換します。熱起電力電池は、主に赤外線からの熱を使用して電気を生成します。この違いはそれぞれの使用方法に影響するため、重要です。
PV パネルは可視光と近赤外線で最もよく機能します。
熱電池は太陽光がなくても動作するため、夜間や屋内でも電力を供給できます。
効率は同じではありません。 PV パネルの効率は最大でも約 33% です。熱起電力セルは、熱源に適合させるとより効率的になります。
それぞれの選択には、それぞれの長所と制限があります。何を選択するかは、何が必要か、どこにいるかによって異なります。
太陽光発電パネルは太陽光 を電気に変えます。熱起電力セルは代わりに熱を使用します。これにより、さまざまな場所に適しています。
日当たりの良い場所や屋上には PV パネルを選択してください。正常に動作しますが、非常に高温になるとパワーが低下します。
熱源がある場合は、熱起電力電池を使用してください。夜間や建物内でも発電できます。
も使用できます ハイブリッドシステム。これらは両方のテクノロジーを組み合わせて、効率とエネルギーを向上させます。
どれくらいのエネルギーが必要か考えてみましょう。あなたの地域の天気と熱源を調べてください。これは、最適な太陽光発電技術を選択するのに役立ちます。
PV パネルは、光起電力効果と呼ばれるものによって機能します。太陽光にはフォトンと呼ばれる小さなエネルギーのパケットが含まれています。光子が太陽電池に当たると、内部の電子が動きます。この動きによって電気が発生します。このプロセスの主要部分は半導体です。ほとんどの場合、シリコンでできています。シリコンは太陽光を電気に変えるのに役立ちます。
すべてのソーラーパネルは光起電力効果を利用しています。これは 1800 年代に発見され 、今日のエネルギー需要に合わせて改良されました。
PV パネルは、太陽光から電気を作る簡単な方法を使用します。何が起こるかというと、次のとおりです。
太陽光がパネルに当たり、半導体にエネルギーを与えます。
パネルには 2 つのシリコン層があります。これらの層は電場を形成します。場は電子を一方向に押します。
電子の移動により直流 (DC) が発生します。この電力をデバイスに使用したり、電力網に送信したりできます。
パネルに太陽光が当たるとすぐに電気が発生します。可動部品がないため、PV パネルは長持ちし、手入れの必要がほとんどありません。
ほとんどの PV パネルは結晶シリコンで作られています。この素材は約で使用されています ソーラーパネルの90％ 。 世界中の専門家は、結晶材料が将来的に市場の大部分を維持すると考えています。一部のパネルでは、テルル化カドミウム (CdTe) やセレン化銅インジウム ガリウム (CIGS) などの薄膜タイプを使用しています。薄膜パネルは結晶シリコンほど効率的ではありません。しかし、それらはより軽く、より曲がりやすいです。
結晶シリコン: 最も使用されており効率的
薄膜 (CdTe、CIGS): 軽量、曲げやすい、効率は低い
ほとんどの人はシリコンベースのパネルを選択します。価格、効率、強度をうまく組み合わせています。
熱起電力電池は熱を電気に変換します。太陽光発電パネルのようには機能しません。これらのセルは可視光ではなく赤外線を使用します。熱いものは赤外線エネルギーを放出します。熱起電力セルを熱いものの近くに置くと、赤外線光子が捕らえられます。セルには、これらの光子を電気に変換する特別な半導体が搭載されています。これが機能するために日光は必要ありません。炉や機械からの廃熱など、強力な熱源であれば何でもかまいません。
熱起電力セルは、PV パネルよりも少ないエネルギーで光子を使用します。これにより、太陽のように輝かないものから電力を生み出すことができます。
熱起電力セルは主に 2 つの方法でエネルギーを取得します。彼らは遠く離れた熱いものからの遠距離赤外線エネルギーを利用することができます。ただし、近距離赤外線キャプチャの方がはるかにうまく機能します。セルを熱に非常に近づけると、ナノギャップと呼ばれる小さな隙間が形成されます。このナノギャップは、細胞がより多くのエネルギーを取り込むのに役立ちます。
近接場熱起電力セルは以下を補うことができます。 25倍のエネルギー。 遠方界のものよりも
1435°C などの非常に高い熱では、熱光子の約 20 ～ 30% が電気を生み出すことができます。
セルが熱に近づくほど、より多くの電力が生成されます。これが、熱起電力電池が、熱は多くても光があまりない場所に適している理由です。
熱起電力セルが正常に動作するには、特別な材料が必要です。半導体は赤外線光子のエネルギーと一致する必要があります。以下に、一般的な材料とその機能をいくつか示します。
| 材料の | バンドギャップ (eV) | 効率 (%) |
|---|---|---|
| アルガインアス | 1.2 | 41.1 |
| ゲインアス | 1.0 | 41.1 |
| GaAs | 1.4 | 41.1 |
これらの材料は、正しく使用すれば非常に効果的です。エンジニアは、熱源と捕らえたい赤外線エネルギーの種類に基づいて材料を選択します。
PV パネルと熱起電力電池はさまざまな方法で電気を生成します。 PV パネルは太陽光発電効果を利用します。太陽光がパネルに当たり、半導体内の電子を移動させます。この動きにより電流が生じます。パネルに太陽光が当たるとすぐに電力が供給されます。
熱起電力電池は光の代わりに熱を使用します。熱いものに近づけると赤外線を吸収します。内部にある特殊な半導体がこの熱を電気に変換します。熱起電力電池には太陽光は必要ありません。あらゆる強力な熱源が機能します。
温度変化は両方のテクノロジーにさまざまな形で影響を与えます。
太陽光発電パネル 暑くなると効率が下がります。 25℃を超えるごとに、 約0.3%から0.5%の効率を失う.
高温により PV パネルの電圧が低下し、抵抗が増加します。
太陽光発電パネルを低温に保つと、機能が向上し 、寿命が長くなります。
熱起電力電池は高温で最もよく機能します。温度が 1600 K 未満に保たれる場合、高い効率が維持されます。 1600 K で最高使用温度に達します。 1600 K を超えると、効率はゼロに低下します。
| 温度 (K) | 効率への影響 |
|---|---|
| 1600未満 | 温度が上がると効率が下がる |
| 1600 | 最高使用温度 |
| 1600以上 | 効率がゼロになる |
ヒント: PV パネルを冷却すると、機能が向上し、長持ちします。
PV パネルが最適に機能するには、直射日光が必要です。屋上、野原、日当たりの良い場所に適しています。体を涼しく保つことで、より多くのパワーを生み出すことができます。冷却方法は出力を高く保つのに役立ちます。
熱起電力セルには強力な熱源が必要です。彼らは日光を必要としません。屋内、炉の近く、または廃熱のある場所でも使用できます。熱源に近い場合に最も効果を発揮します。
PV パネルと熱起電力電池はさまざまな場所で使用されます。
| テクノロジーの | 一般的なアプリケーション |
|---|---|
| 太陽光発電パネル | 住宅、企業、大規模太陽光発電所 |
| TPVセル | 廃熱回収、熱電併給、スペース |
PV パネルは次の用途に使用されます。
家庭用電気
ビジネスビル
大規模太陽光発電所
熱起電力セルは次の用途に使用されます。
工場からの廃熱を回収
宇宙の物に電力を供給する
どちらかを選ぶ前に、良い点と悪い点を確認する必要があります。
| 側面/テクノロジー | 長所 | 短所 |
|---|---|---|
| 太陽光発電パネル | 価格は下落しています。効率は向上しています (14% ～ 25%)。ほとんどケアが必要ありません。 | 開始コストが高くなる可能性があります。暑くなると効率が下がります。パネルが破損する可能性があり、保険が必要になる場合があります。 |
| 熱起電力セル | 高い電力密度。一日中走れます。可動部品はありません。廃熱に適しています。 | 材料は高価であったり、有害な場合があります。効率と信頼性を高めるには努力が必要です。高価格制限を使用します。 |
太陽光発電パネル 過去25年から30年。ほとんどの製品には、この期間中の少なくとも 80% の出力が保証されています。
太陽光発電パネルの製造では温室効果ガスが発生します。シリコンパネルが作る kWh あたりの CO2 は 50 ～ 60 グラム。 CIGS パネルの生産量は少なく、kWh あたり約 12 ～ 20 グラムです。
太陽光発電パネルのリサイクルは重要です。汚染を軽減し、有害な金属が埋め立て地に流れ込むのを防ぎます。
熱起電力電池は静かで、多くの燃料を使用できます。彼らは昼も夜も働いています。しかし、高コストと材料の問題により、現在ではあまり一般的ではありません。
注: 両方のテクノロジーのリサイクルと適切な廃棄は、自然を保護し、長期的な影響を軽減するのに役立ちます。
ハイブリッド システムは、PV パネルと熱電発電機の両方を使用します。これらのシステムは太陽光と太陽からの熱を取り入れます。太陽光発電パネルは太陽光を電気に変えます。 TEG は余分な熱を利用してより多くの電力を生成します。こうすることで、太陽からより多くのエネルギーを得ることができます。あなたはできる より多くの電気を作ります。 日差しが強くないときでも、テストでは、これらのシステムが次のような可能性があることを示しています。 効率23% 。これは通常の太陽光発電パネルよりも 25% 優れています。 TEG は、温度差が大きい場合に最も効果を発揮します。以下の表は、ハイブリッド システムがどれほど優れているかを示しています。
| メトリック | スタンドアロン PV | ハイブリッド PV-TEG | の改善 |
|---|---|---|---|
| 総出力電力 (W) | 8.78 | 10.84 | 19% |
| 効率 （％） | 11.6 | 14.0 | 17% |
| 動作温度(℃) | 55 | 52 | 5.5%低下 |
ハイブリッド システムはパネルを低温に保つのに役立ちます。クーラーパネルは長持ちし、より良く機能します。安定したパワーと優れたコストパフォーマンスが得られます。
太陽エネルギーは急速に変化しています。科学者はペロブスカイトや多接合セルなどの新しい材料を作成しています。これらにより、ソーラーパネルの機能が向上し、コストが削減されます。デバイスのデザインも良くなってきています。タンデムセルと量子ドットセルは、より多くの電力を供給できます。
スマート グリッドは、エネルギーのバランスをとるために太陽光発電システムを使用します。家庭、学校、工場などにソーラーパネルが設置される機会が増えるでしょう。ハイブリッド システムの中には、電気と熱の両方を生成するものもあります。これらは到達できます 最大70-80%の効率。新しいペロブスカイトとシリコンのハイブリッドは、効率が 30% 以上になる可能性があります。一部の新しいタイプは、シリコンのみのセルよりも 20 ～ 25% 多くの電力を生成できます。
ペロブスカイトや多接合セルなどの新素材
タンデムセルや量子ドットセルなどのデバイス設計の改善
スマートグリッドで使用される太陽光発電システム
効率が向上し、さまざまな場所での使用が増加します
太陽光発電技術は常に進歩しています。間もなく、より強力で、より柔軟で、より安価な選択肢が得られるようになるでしょう。
選ぶ PV パネルを使用します。 家庭や職場で太陽光を電力として利用したい場合は、 これらのパネルは屋根の上によくフィットし、 余分な土地は必要ありません。ほとんどの建物に問題なく設置できます。静かに走るので近所にも優しいです。後でさらに電力が必要になった場合は、パネルを追加できます。太陽光発電パネルは長持ちするため、あまり手入れは必要ありません。だからこそ多くの人が選んでいるのです。
| 利点の | 説明 |
|---|---|
| スペース効率 | 屋上は機能するので、それ以上の土地は必要ありません。 |
| 設置のしやすさ | ほとんどの建物には、少しの努力でそれらを設置できます。 |
| 騒音に関する考慮事項 | 静かなので家庭や学校に最適です。 |
| スケーラビリティ | 小規模から始めて、必要に応じてパネルを追加してください。 |
ヒント: 太陽光発電パネルについては税額控除またはリベートが受けられます。これはお金の節約に役立ちます。
熱起電力セルは、熱は多くても太陽光があまりない場合に最適です。炉、エンジンの近く、または廃熱が発生する場所で使用できます。これらのセルには可動部品がないため、静かで頻繁に壊れることはありません。ポータブル電源、軍事ツール、または宇宙で使用できます。夜間や屋内でも熱から大量の電気を作ることができます。
熱起電力セルは静かなので、ほとんど手入れが必要ありません。
軍用機器やポータブル機器など、必要なときに電力として使用できます。
さまざまな種類の熱源に対応します。
これらの細胞は、 通常のソーラーパネルよりも電流が大きい.
注: 場所によっては 熱起電力プロジェクトのための補助金や資金。これは彼らの支払いに役立ちます。
選ぶ前にいくつかのことを考えてください 太陽光発電技術。必要なエネルギー量、お住まいの地域、予算を検討してください。以下の表は、選択に役立ついくつかの項目を示しています。
| ファクター | PV パネル | 熱起電力セル |
|---|---|---|
| エネルギー源 | 日光 | 熱（赤外線） |
| 最高のロケーション | 屋上、日当たりの良い場所 | 屋内または屋外の熱の近く |
| 熱効率 | 暑くなると下がる | 強い熱で高温状態が続く |
| メンテナンス | 清掃と点検が必要です | ケアの必要性が少なくなる |
| 政府の奨励金 | 多くの場合行われる税額控除とリベート | いくつかの場所での補助金や援助 |
| 寿命 | 25～30年 | 可動部品がないため長いことが多い |
あなたが住んでいる場所の天気についても考慮する必要があります。ほこりや熱が発生する可能性があります 太陽光発電パネルの発電量が減少します。それらを掃除すると、機能が向上します。廃熱が多い場合は、熱起電力電池の方が良い選択となる可能性があります。
覚えておいてください: エネルギー需要、地域の天候、電源に適合するものを選択してください。
太陽光発電パネルは太陽光から電気を作ります。熱くなりすぎると、機能が低下します。 高温になると摩耗が早くなる場合もあります。熱起電力電池は光の代わりに熱を使用します。非常に熱いものの近くで最もよく機能します。両方を一緒に使用すると、より多くのエネルギーを得ることができます。選択する際には次の点に注意してください。
モジュール効率: 数値が大きいほど優れています
セルの種類: 単結晶はより多くの電力を供給します
NOCT: 数値が低いほど涼しい状態が続くことを意味します
電力温度係数: ゼロに近いほど良い
あなたのエネルギーニーズに合ったものを選択してください。よくわからない場合は、太陽光発電に詳しい人に聞いてください。
太陽光発電パネルは太陽光から電気を作ります。熱電池は熱を利用して電力を生成します。太陽光発電パネルが機能するには太陽が必要です。熱起電力セルは、あらゆる強力な熱源を使用できます。
はい、両方を同時に使用できます。ハイブリッド システムは太陽光と熱を併用します。両方使うとより多くの電力を得ることができます。エネルギーを最大限に使いたい場合はこれが最適です。
はい、彼らは夜も働いています。熱起電力電池は太陽光ではなく熱を使用します。エンジンや炉の近くに置くことができます。暗くても発電し続けます。
太陽光発電パネルの寿命は約25～30年です。熱起電力電池も長期間使用できます。可動部分がないので壊れにくいです。システムがどのくらい持続するかは、素材と使用方法によって異なります。
PV パネルと熱起電力電池はどちらも炭素排出量の削減に役立ちます。太陽光発電パネルは製造時に温室効果ガスを発生する可能性があります。熱起電力電池は廃熱を利用するため、エネルギーの節約に役立ちます。両方のタイプをリサイクルすることは、自然を安全に保つのに役立ちます。
