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太陽光発電システムの効率は、太陽電池が電気エネルギーに変換する利用可能な太陽エネルギーの量の測定です。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、15％の効率のソーラーシステムでさえ、費用効果の高い方法で平均的な家に電力を供給することができます。
エネルギーはどこから来るのか？
日光のエネルギーは、光子と呼ばれるパケットになります。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、それにより回路内に電子が流れ、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、電子を1ボルトの電位差で動かすのに必要なエネルギー量です。光子が1.1電子ボルトを超える場合、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。これは、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。
太陽はどれだけの電力を供給しますか？
太陽は、地球上のどこにいるか、空のどこにいるかによって、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的な条件を想定して評価されています。これは、空気パネル1.5の受け入れられたテスト条件である気団1.5を表しています。 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、実際に利用可能な太陽エネルギーは、場所、気象条件、時刻によって異なります。
太陽電池は太陽エネルギーの何パーセントを使用できますか？
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ます。黒体スペクトルに基づいて、太陽からのエネルギーの23パーセントは、太陽電池パネルに使用するには長すぎる波長を持っています。それらの光子はセルを通過するだけです。他の波長にはいくらか過剰なエネルギーがあります。実際、太陽エネルギーのさらに33％は過剰エネルギーであり、シリコン太陽電池にも使用できません。そのため、シリコン太陽電池で利用できる太陽エネルギーのわずか44％しか残っていません。セル自体の反射やその他のプロセスにより、このエネルギーの多くが失われます。したがって、理論上の最大効率は高くなりますが、シリコンセルの実際の効率は通常約15％です。
パネルの効率をどのように高めますか？
太陽電池パネルの効率を高めるために、製造に使用する材料を改善し、多様化することができます。異なる材料は、電流を生成するために異なる量の光子エネルギーを必要とします。したがって、ハイブリッドパネルは、キャプチャ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1つの問題は、製造コストです。標準のソーラーパネルはシリコンで作られており、広く利用されており、よく理解されています。ソーラーパネルで使用される材料がより希少でより専門的になると、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。