太陽光発電の仕組み

太陽光発電とは

太陽光発電は、太陽光のエネルギーを電力に変換する発電方式です。太陽光は実質的に枯渇することのないエネルギーで、発電時に二酸化炭素等を排出しないクリーンなエネルギー源です。
一方、他の発電方式と比べると、エネルギー密度が低いため同じ容量の発電所を建設する場合は太陽光パネルを設置する広大な面積が必要になる、発電電力が季節や天候に左右されるなどの特徴があります。

太陽光発電設備の構成

図1は太陽光発電設備の構成図です。
図1

太陽電池セル

太陽光発電は、光起電力効果を利用した太陽電池セルで発電します。太陽電池セルは、約10〜15cm程度の薄い四角形のシリコンにp型半導体とn型半導体をpn接合して作られます。

モジュール（パネル）

太陽電池セル単体の発電電圧は1[V]程度と低いため、所定の電圧や電力が得られるよう、太陽電池セルを複数枚並べて直並列に接続し、ガラスや樹脂フィルムでパッケージ化したものをパネルまたはモジュールといいます。

ストリング

モジュールを直列接続したものをストリングといいます。

アレイ

ストリングを並列に接続し、金属架台等に取り付けたものをアレイといいます。セルやモジュールは必要な電圧や電流が得られるよう、直並列接続の数を調整しています。

接続箱・集電箱

アレイの配線は接続箱という盤に接続されており、発電した電力は接続箱に集められます。大規模な太陽光発電では、接続箱に集めた電力をさらに上位にある集電箱に集めます。

パワーコンディショナー

発電した電力は直流ですので、接続箱に接続されたパワーコンディショナーで交流に変換して使用しています。

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