太陽光発電の最新蓄電技術


太陽光発電の技術も日々進化しています。
太陽光線の波長の違いをカバーするために多接合にして変換効率を上げたりと新しい技術がどんどん採用されて私たちの身の回りで実用化されています。

そんな中でも太陽光発電で素晴らしい最新の蓄電技術ともいえるのが三洋電機の「HIT太陽電池」です。

太陽光発電 最新蓄電技術 三洋電機 HIT太陽電池.jpg

複数の太陽電池を重ねて太陽電池変換効率を最大限に上げようとすると、もっとも自然に思いつくのは、
単結晶シリコンアモルファスシリコンの組み合わせです。三洋電機の「HIT太陽電池」はその組み合わせで
作成されています。

HIT太陽電池」は、研究レベルでは2009年に、厚さ200μm、サイズ10×10cmのフレキシブルな超薄型では23%を達成しています。
厚さ98μm、サイズ10×10cmのフレキシブルな超薄型では22.8%を達成しています。
また量産のレベルでも、セル変化効率で19.3%、モジュール変換効率で16.8%を実現しています。(数値は三洋電機のHP参照

このHITはさらにすごいところがあります。
変換効率改善と高温でも変換効率が落ちないという機能も持ち合わせているのです。

この理由は、続きを読む
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太陽光発電と波長の関係


太陽光発電といってもすべての光の波長を吸収出来ていて全てを電力エネルギーに変換でいてるわけではありません。
太陽から降り注ぐ光には大きく分けると紫外線可視光線赤外線に分類されます。

これらの太陽光線の波長は200から1300mmのスペクトルで構成されています。
このように光の波長が異なるためにすべての光を太陽光発電で取り込むことができないのです。

太陽光線の全波長域を吸収できる太陽光発電装置はまだこの世界には存在していません。
とはいってもせっかくの太陽光線を利用せずに捨ててしまうのはもったいないと思うのは人間だれでも同じですよね。

少しでも吸収して変換効率を上げたいとおもいますよね。
そこで吸収率を上げるには、複数の種類の太陽光発電板を重ね合わせた多接合型セル化合物型太陽電池などを開発して太陽光線の吸収率を向上させる工夫がされています。

各メーカーが出している多接合太陽電池では、シリコン系の太陽電池では20%以上、
化合物系での太陽電池では35%以上の変換効率を実現しています。
今自分が実際に買おうと検討している商品を各メーカーの特徴を加えて少し紹介したいと思います。

まず三菱重工業では、微結晶シリコンにアモルファスを重ねた「微結晶タンデム



三洋電気では、単結晶シリコンにアモルファスシリコンを重ねた「HIT太陽電池



などを商品化しており実際に利用されています。
価格だけで行くなら三菱重工業太陽光発電装置を購入しますが、変換効率でいけば三菱重工業が約8%で、三洋電機は約15%と三洋電機の方が変換効率は高いので長期的なスパンで見たら三洋電機の方がお得なのかもしれないですね。

上記メーカー意外でも太陽光発電装置は沢山あるので、ご自身にあった物を探してみてください。

これを書いていて分かったことなのですが、続きを読む
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太陽光発電の蓄電池としてリチウムイオン電池が最適な理由


最近では、売電せずに太陽光発電で発電した電力をバッテリーに貯めて置いて、電力を全て自分の家でまかなおうという動きも出てきていますひらめき

その影響もあり前回は、太陽光発電で利用させるバッテリー最新の蓄電技術を紹介しました。

今回は、太陽光発電バッテリー蓄電装置)を家庭で利用する場合、将来どのようなしくみになるのかについて紹介したいと思います。

太陽光発電 リチウムイオン電池.JPG

将来の太陽光発電蓄電池を併用した家のしくみを考えた場合、蓄電池として一番適しているのは「リチウムイオン電池」です。

近年は、一部のモバイル電子機器(スマートフォンやIPADなどのタプレト端末等)、電動機自転車に利用されています。

なぜリチウムイオン電池太陽光発電蓄電池にむいているかと言うと、続きを読む
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太陽光発電の最新バッテリー蓄電技術を紹介


太陽光発電日光が当たらなければ発電が出来ません
また時間帯や天候によって発電量が左右されるのが宿命的な弱点です。

太陽光発電 バッテリー 蓄電技術.bmp

発電を行なっている場合でも、刻々と需要に合わせた電力供給にはならないことが多いと思います。
需要側が電力供給の波に合わせて電気のコントロールすることも必要ですが、そうそう都合良くいくものでもありません。

電力が足りない時は、当然電力会社から電力をまかなう必要があります

しかし、普段余った電力を備蓄することが出来れば不足したときに充当でき、発電した電力を無駄にすることなく、より安定して供給する事ができます。

そこで今回は、太陽光発電システムの最新の蓄電技術について紹介したいと思います。

まず、太陽光発電で発電した電力を備蓄するのに必要になってくるのが二次電池(蓄電池)です。
一番短なものでいくと、自動車用のバッテリーが蓄電池にあたります。

太陽光発電システムでも利用されている蓄電池は、ほどんどが自動車用のバッテリーです。

最近では、ハイブリット自動車に利用されているニッケル水素電池や、携帯などに利用されているリチウムイオン電池等の、鉛蓄電池以外の蓄電技術を織り込んだ蓄電池も登場しており、家庭用の太陽光発電システムでも、より大容量で低コストの蓄電池に対する需要が高まっています。

太陽光発電システムに利用されている蓄電池でも有名な会社の一つに、続きを読む
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太陽光発電の備蓄はできるのか


太陽光発電に限らず備蓄は重要ですよね。身近なところでいけば携帯電話の電池を太陽光発電の充電器にセットしておけば携帯電話のバッテリーを充電してくれるので、そう考えると太陽光発電装置は携帯電話のバッテリーの備蓄装置となりますね。

私も太陽光発電機能をもった携帯のバッテリーよう備蓄装置を持ってます。



私はスマートフォンを利用しているのですが、電車の乗り換えやお店を場所の検索、人気のお店情報などすべてをスマートフォンでまかなっているので本当に助かっています。
私のようにスマートフォンに依存している方には是非オススメですよ。

実際に住宅で太陽光発電で発電した電力を備蓄しようとすると、車のようにバッテリーのような備蓄をする装置を外付けで付ける必要があります。

太陽光発電で余った電力は、電力会社が買い取ってくれるので備蓄をする必要はないかなと考えているのもあります。
太陽光発電で余った電力を備蓄し電力会社に備蓄した電力を販売した場合は、売電価格が48円/kWhから39円/kWhに下がってしまいます。

今回のような東北大震災のような天災が起こった場合はこの蓄電があるのとないのでは大きな差があります。震災の場合などは停電の状態になってしまうので蓄電装置がなければ夜間は電気を使用できません。

公共施設でも太陽光発電を取り入れている所ではバッテリーを組み込んだ独立型と、バッテリレスの
連携型の2種類があります。

こうなってくるとどちらがいいかは個人の判断となるので自分の基準で決定することになると思いますが、金銭的に余裕があるならバッテリー機能のついて蓄電出来るタイプをオススメしますね。
自分もマイホームにはこの蓄電装置を組み込む予定です。
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太陽光発電のエネルギー効率はどのくらい


太陽光発電でやはり気になるのはエネルギー効率ですよね。
車のエンジンでは大体約30%程度といわれていますが、太陽光発電は一体どれくらいなのか興味がありますよね。

というわけで実際に調べてみました。
太陽光発電のエネルギー効率は、太陽電池セルの変換効率で表わされます。
シリコンやアモルファスなど種類によってことなるのですが、シリコン単結晶型で約15%から25%です。シリコン多結晶型だと12%から20%。アモルファスシリコン型だと8%から12%といわれています。

ここで一番多かったシリコンの単結晶型の理論変換効率は約29%といわれています。これはエンジンの熱効率とほとんど同じなんですね。すこし驚きました!

そうなるとシリコン電池の場合、太陽光からのエネルギーの約70%が電気エネルギーには変換されずに損失エネルギーとして失われているとこになります。

その主な理由は、
1つは、太陽光電池内部にも電気抵抗が存在しているためエネルギーを損失してしまうためエネルギー効率が低下してしまう。

2つ目は、太陽光のすべての波長を吸収できないため、エネルギーを逃がしてしまっているため。

3つ目は、太陽光がセルの表面で反射してしまうため全ての光を閉じ込めることができないため

4つ目は、伝導電子や正孔の発生率や吸収率が100%にならないためにエネルギーが損失している。

このような理由で太陽光発電のエネルギー効率は約30%程度なのですが、逆にこれらを補える素材や工夫を施せばエネルギー効率は向上するといくことなので、今後どんな工夫や素材が生まれてくるか楽しみです。
私の予想では約50%以上は実現可能であると考えています。
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太陽光発電でアモルファスを使う理由


最近は東北大地震の影響で原発に頼っての発電は危険だとニュースでも連日取り上げられています。

やはり安全で効率良く電気を発電する原子力に変わる代替方法がないかと考えるとやはり有力なのは自然エネルギーを利用して発電する太陽光発電、風力発電、地熱発電などが考えられます。

私は工学系の出身なので将来建てる家には太陽光発電の家を購入するという夢があります。なので今も太陽光発電については興味があり独学で学んでいます。

最近の太陽光発電で使われているのはアモルファスシリコン太陽電池が主流になっています。
その理由は、アモルファスシリコン太陽電池というのは、シリコンの使用量がシリコン結晶太陽電池と比べると100分の1程度とかなり使用量が少なくできることにより、大幅に製造コストを安くすることができるからですね。納得。

でもただ安いだけではダメですよね。
アモルファスシリコン太陽電池は安いだけではなく、大きく3つの特徴があります。

1つ目は、様々な基盤を利用することが可能で薄い電池を作ることが可能!

この基盤には、ステンレスやフィルム、ガラスなどが使用されます。
ガラスの場合は厚みは分厚くなりますが安価で作成できます。
ステンレスやフィルムは軽くて、薄く、割れないという特徴があり、ステンレスの場合は形状が自由に作れます。フィルムの場合は自由に曲げられるという特徴があります。

2つ目は、光吸収率が高いことです。

原子配列が不規則なことにより、可視光線を中心に1μm以下の厚さで十分に吸収する性質があるため、太陽光発電の電池を非常に薄くすることが可能です。
しかし、シリコン結晶と比べると使用量が大幅に削減できるが、量産品となると変換の効率が7%から10%とシリコン結晶と比べてもかなり劣るのがデメリットとしてあるので、両方を組み合わせて利用するのが一番いい方法ですね。

3つ目は、太陽光発電の悩みの光劣化現象と高温時の出力低下を改善することが可能。

アモルファスの場合は、光を一定時間照射すると出力が10%ほど低下する性質があります。このことを「光劣化」と呼びます。
定格出力に関しては光劣化の後に安定化した出力での表示となるため、数ヶ月の間はこの表示出力よりも大きい出力を得ることができます。
さらにこのアモルファスシリコンがすごいのは、高温になるとシリコン結晶の場合出力が低下するのですが、このアモルファスシリコンの場合は高温で光劣化が回復するという嬉しい特徴をもっています。
これにより定格出力で比べてみると、年間kw当たりの年間の発電kwhはシリコン結晶系に比べても約10%程度大きいため、アモルファスのほうがお得です。

これらの理由でアモルファスが太陽光発電では主流になっているんですね。
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太陽光発電と日照時間


太陽光発電とは文字通り太陽の光によって発電されるシステムです。
ということは、太陽光があたっていなければ発電できないので夜は発電ができないということになります。
太陽光発電ではこの日照時間というのはとても重要になってきますひらめき

太陽光発電 日照時間.jpg

太陽光発電日照時間が大切だということは、日本も南から北までで多少は緯度が異なるため、場所によってな年間の日照時間が少ないところと多いところができきます。

都道府県別の日照時間比較データでは関東の中部や東海の地方、四国、中国や九州の瀬戸内海に面した地域などが日照時間がほかの地域よりも長いため、太陽光発電には有利な地域となるので向いていると考えれますひらめき

日照時間の詳しい観測データについては下記を参照ください。
【各地の日照時間の比較】http://ecolifejp.fc2web.com/reform/nishoujikan.html

都道府県で見ると上記のような結果になりますが、その中でも地域によって日照時間が異なるので太陽光発電を設置する場合はその辺も考慮して配置する地域を決める必要がありますね。

次に太陽光発電で重要になってくるのが晴天率です。
太陽光発電太陽の日照時間の長さと晴天が組み合わさって最高の発電量を発揮することができます

ちなみに晴天率が一番高い地域は続きを読む
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