平均太陽光発電システム効率

太陽光発電システムの効率は、太陽電池が利用可能な太陽エネルギーのどれだけを電気エネルギーに変換するかを測定したものです。 最も一般的なシリコン太陽電池の最大効率は約15％です。 ただし、効率が15％のソーラーシステムでも、費用効果の高い方法で平均的な家庭に電力を供給することができます。

太陽光のエネルギーは、光子と呼ばれるパケットで供給されます。 これらの光子は、波長に応じて特定の量のエネルギーを運びます。 波長が短くなると、光子のエネルギーが増加します。 これらの光子は太陽電池内の電子を励起し、それによって電子が回路を通って流れ、電流が発生します。 シリコン内の電子を解放するために、光子は少なくとも1.1電子ボルトのエネルギーを必要とします。 電子ボルトは、1ボルトの電位差で電子を動かすのに必要なエネルギー量です。 光子の電子ボルトが1.1を超えると、電子は回路内を移動しますが、過剰なエネルギーは熱として放出されます。 これが、太陽電池の効率が非常に低い理由の1つです。 彼らは働くために非常に特定の量のエネルギーを必要とするだけです。

太陽は、地球上のどこにいて、空のどこにいるかに応じて、異なる量の電力を提供します。 ソーラーパネルは通常、AM1.5として知られる標準状態を想定して評価されます。 これは、ソーラーパネルの受け入れられたテスト条件である気団1.5を表します。 AM1.5では、太陽は1平方メートルあたり1,000ワットを供給します。 ただし、実際に利用できる太陽エネルギーは、場所、気象条件、時間帯によって異なります。

太陽の力を理解するために、黒体スペクトルと呼ばれる放射のモデルを使用します。 黒体スペクトルは、さまざまな波長での物体のエネルギー分布を示しています。 黒体スペクトルに基づくと、太陽からのエネルギーの23％は波長が長すぎて、ソーラーパネルには使用できません。 それらのフォトンはセルを通過するだけです。 他の波長には、いくらかの過剰なエネルギーがあります。 実際、太陽のエネルギーの別の33％は過剰なエネルギーであり、シリコン太陽電池にも使用できません。 したがって、これはシリコン太陽電池に利用可能な太陽エネルギーの44パーセントだけを残します。 このエネルギーの多くは、セル自体の反射やその他のプロセスのために失われます。 したがって、理論上の最大効率は高くなる可能性がありますが、シリコンセルの実際の効率は通常約15パーセントです。

ソーラーパネルの効率を上げるために、私たちはそれらを作るために使用する材料を改善し、多様化することができます。 材料が異なれば、電流を生成するために必要な光子エネルギーの量も異なります。 したがって、ハイブリッドパネルは、捕捉されるエネルギーを最大化するために、さまざまな電子ボルト値をカバーできます。 このアプローチの問題の1つは、製造コストです。 標準のソーラーパネルは、広く入手可能でよく理解されているシリコンで作られています。 ソーラーパネルに使用される材料がより希少でより専門的になるにつれて、製造コストが上昇します。 したがって、効率の向上にはコストの増加が伴います。