わかりやすく解説！太陽光発電の仕組み

地球温暖化や化石燃料の枯渇といった環境問題が深刻化する中、再生可能エネルギーへの関心が高まっています。

その中で特に注目されているのが、太陽光発電です。

太陽光発電とは、太陽から得られるエネルギーを利用して電力を生み出す発電方法です。

本コラムでは、太陽光発電の仕組および太陽光発電に必要な機器等についてわかりやすく解説していきます。

⚡太陽光発電の仕組み

太陽光発電とは、太陽から放射される「光エネルギー」を直接「電気エネルギー」に変換して活用する仕組みです。

具体的には「太陽電池」をたくさん集めた「ソーラーパネル」を使用して電気を作ります。

                                      引用元：https://www.kepco.co.jp/brand/for_kids/teach/2016_05/

ソーラーパネルにあるひとつひとつの太陽電池は 「n型半導体」と「p型半導体」という2種類の半導体を貼り合わせて作られており、

それぞれの半導体が電気が流れる「導線」で結ばれています。

ソーラーパネルに太陽光が当たると、「n型半導体」にマイナスの電気を帯びた「電子」が、

「n型半導体」にはプラスの電気を帯びた「正孔(せいこう)」が集まり、プラス極とマイナス極が形成されます。

そして、2つの半導体をつなぐ導線を伝わって、電子(－)が正孔(＋)の方に移動します。

この電子の流れを利用して、電気を取り出すのが太陽光発電の仕組みです。

⚡太陽光パネルの構成

太陽電池の最も小さい構成単位は「セル」です。

複数のセルを組み合わせてパネル状に加工したのを「モジュール」と呼びます。

モジュールを配置して架台でひとまとめにした単位が「アレイ」です。

⚡太陽光発電に必要な機器

                                   　　　    　　　　  引用元：https://www.jpea.gr.jp/house/about/

太陽光発電システムを導入する際には、様々な機器が必要になります。

それぞれの機器の役割を見ていきましょう。

このうち、ソーラーパネル、接続箱、そしてパワーコンディショナーは太陽光発電システムにおいて特に重要な役割を果たしています。

これらの機器が組み合わさることで太陽光エネルギーを効率的に電気に変換し、

さらに「売電できる状態」に変換することで、電力系統を通じて電気を売却することが可能となります。

■ ソーラーパネル（太陽光発電モジュール）

ソーラーパネルとは、太陽のエネルギーを電気に変換する設備であり、 よく住宅の屋根に設置されています。 構造的には、小さな太陽電池を複数集め、 アルミの枠に入れてパネル状にしています。

■ 接続箱

接続箱とは、ソーラーパネル（太陽電池モジュール）から発電された 電気を集め、 パワーコンディショナーへ送る機器です。 ソーラーパネルを設置する際には通常、複数のパネルを並列に接続して設置します。 これらの接続された1つ1つのパネルを「ストリング」と呼びます。 接続箱は発電した電気をストリング単位でまとめます。

■  パワーコンディショナー

太陽光エネルギーを電気に変換するために、ソーラーパネルが必要ですが ソーラーパネルで作った電気は「直流」であり、 一般的な家庭の電気製品などで使用される電気は「交流」です。 そのため、パワーコンディショナーは太陽光発電システムで作った「直流」の電気を、 家庭内での使用や売電ができる「交流」の電気に変換する役割があります。

さらに、太陽光発電システムを設置しているご家庭が停電になった場合、

システムは自動的に停止しますが、太陽の出ている時間帯は発電することができるため、

自立運転機能のスイッチを入れると、その電力を利用できます。

⚡蓄電池を設置すれば経済的なエネルギー節約の実現が可能！

太陽光発電システムにおいて、蓄電池は非常に重要な役割を果たします。

太陽光発電と蓄電池を併用する場合、昼間発電した電力を貯めておいて夜間に使うことができたり、

災害時の停電に備えることが可能になります。

太陽光発電システムと蓄電池の関係性について詳しく知りたい方はこちら

⚡まとめ

太陽光発電は、CO₂を排出せず発電が出来る環境に優しいシステムです。

地球温暖化防止やSDGs（持続可能な開発目標) を実現する上で極めて重要な役割を果たしています。

太陽光発電の仕組みや太陽光発電と蓄電池の関係性を正しく理解しておくと

導入後のトラブルや後悔を大幅に少なくすることが可能でしょう。