レッスン3：ソーラーパネルの仕組み

太陽電池パネルは頻繁に太陽モジュールにパネルで一緒に束ねられる太陽電池から成っています。 典型的な太陽電池パネルは、60個以上の個々の太陽電池で構成されています。 太陽電池は、サンドイッチのように構築されています。 それはちょうどパンのスライスのような上層と下層を持っています。 これらの層はシリコンでできており、ホウ素やリンのような他の元素で処理され（ドーピングと呼ばれます）、シリコンは電子が多すぎるか、または電子が少な 太陽電池は、光からのエネルギーがあまりにも多くの電子を持っているセル内の層から緩い電子をノックするので、光がそれに当たるときに電気を生 その結果、セル

から電流が流れることになり、光起電効果が得られます

光起電効果は、光にさらされたときに電子を放出するいくつかの材料の能力を記述する。 ほとんどの太陽電池は主にシリコンで作られていますが、他の材料も使用されています。 シリコンのような材料は、半導体であるために使用されます。 半導体は、電気を伝導する金属の特性のいくつかと、電気を伝導しない絶縁材料の特性のいくつかを共有する物質です。

太陽電池の半導体の仕組み

太陽電池のシリコンの二つの層をn層とp層と呼びます。 Ｎ層は負の電荷を有し、ｐ層は正の電荷を有する。 太陽光がセルに入ると、光子はそれらのエネルギーを運ぶn層を通過します。 光子は、そのエネルギーをより低いp層の電子に与える。 これらの電子は、光子によって与えられたエネルギーを使用してn層に飛び越えます。 その結果、n層はそれらの電子を回路に放出し、電気を生成する。

太陽電池パネルでの太陽電池の仕組み

太陽電池パネル内の太陽電池は直列に配線されています。 これは、各太陽電池がパネルの最終的な電圧出力を上げることを意味します。 典型的な太陽電池は約0.46ボルトを生成します。 しかし、いくつかの異なる種類の太陽電池があるので、実際の電力出力は、太陽電池パネルを構築するために使用される太陽電池の種類に応じて変 太陽電池パネルは、32個、36個、60個、72個、または96個の個々の太陽電池で構成することができます。 このように:

  • 32 セル=14.72ボルト
  • 36セル=16.56ボルト
  • 60セル=27.60ボルト
  • 72セル=33.12ボルト
  • 96セル=44.16ボルト

ソーラーパネルの出力はここで、pは電力、vは電圧、iは電流に等しくなります。 例として、ハンファQ310ワットのソーラーパネルを使用します。

  • (V)電圧=32.78
  • (I)電流=9.31Amps
  • (P)ワット数=305ワット

ソーラーパネルに対する部分的な日陰の悪影響

ソーラーパネルは少しでも日陰の影響を強く受け 部分的な陰影の間に、太陽電池パネルの出力は劇的に落ちる。 これは、太陽電池パネル内の太陽電池が直列に配線されているために起こります。 1つのセルでも陰影が得られると、そのセルのパフォーマンスが低下し、他のすべてのセルがそれと一緒に低下します。 さらに悪いことに、中央インバータを備えた太陽系では、1つのパネルの電力出力が陰影のために低下すると、システム全体のすべてのパネルの出力が減

標準の60セルパネルは、それぞれ20セルの三組として電気的に接続されています。 これらのセルのうちの1つが網掛けされていると、パネルの1/3全体を遮断することができます。 木や屋根の障害物からの部分的な陰影の小さな領域は、この種の損失を一貫して引き起こす可能性があります。

一部のパネルメーカーは、パネルを陰影に対してさらに耐性にするために、60個のフルセルではなく120個のハーフセルを使用し始めています。 パネルのためのちょうど3つの総回路よりもむしろ6つの明瞭な回路は、基礎電気プロフィールを同じ保っている間陰影の損失の半分を軽減する。

太陽電池パネルは、太陽電池パネル内のセルをバイパスダイオードと接続することにより、遮光による出力損失を軽減します。 バイパスダイオードは非影で覆われた太陽電池からの出力が影で覆われた細胞をとばすようにします。 一部の出力は電圧降下のために失われますが、全体的な電力出力はダイオードがない場合よりも高くなります。

モジュールレベルパワーエレクトロニクス

モジュールレベルパワーエレクトロニクス(MLPEs)は、個々のソーラーパネルに取り付けられ、電力出力を管理する電子機器です。 これらのデバイスは、MAXIMUM power point tracking（MPPT）と呼ばれるプロセスを通じて、部分的なシェーディングによる損失を軽減することができます。 MPPTは、システム内のソーラーパネルの出力を監視し、そのシステムの可能な限り最高の電力出力を維持するために太陽系の電気負荷を調整することに MPPTを提供する2つのデバイスがあります。

DCオプティマイザ

DCオプティマイザは、パネルからの電圧の流れを監視し、調整するためにソーラーパネルに接続されている機器です。 電圧が低下すると、DCオプティマイザは電流出力を減少させます。 これにより、システム内の他のパネルの電圧出力に一致するように、DCオプティマイザによって生成される電圧の量が増加します。 これにより、部分的に網掛けされたパネルがシステム内の他のパネルの電力出力を下にドラッグするのを防ぎます。

たとえば、パネルが部分的に網掛けされている場合、ソーラーエッジDCオプティマイザは電流を減らして電圧を380V-400Vに保ち、インバータが一貫して動作

マイクロインバーター

マイクロインバーターを備えたソーラーパネルは、シェーディングによる出力損失の影響を受けにくい。 マイクロインバータシステムでは、各パネルには独自のインバータがあります。 したがって、一方のパネルの出力がシェードによって減少しても、他方のパネルには影響しません。

最後のステップ：インバータ

ソーラーパネルは、DC電源を生成します–9ボルトのバッテリーで使用されるのと同じタイプ、ちょうどはるかに強力！ インバータは、家の中でライト、家電製品、さらにはバッテリー充電器で使用されるAC電源にそのDC電源を変更する必要があります。 これは、ユーティリティからの正確な電力プロファイルを検出し、同じ電力プロファイルを模倣するために一連のスイッチを使用することによ その力が家に出力されれば、実用的な格子から来る力より同じまたは良質である。

近年、ソーラーインバータの改良により、電力系統をより安定させることにより、電力系統をサポートすることができました。 太陽インバーターは実用的な格子が推薦された限界の外で呼ぶとき低いですか高圧を支えることができます。 この格子相互サポートは一貫した、よく調節された力の全体の近隣に寄与する。

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