太陽光発電の未来
地球温暖化保全への貢献度が高い耐用電池 HONDAカタログ資料より
太陽光発電は、製造~設置・運転~廃棄までのライフサイクル中に投入する以上のエネルギーを発電できます。
原料採鉱から廃棄までのライフサイクル中に必要とする全エネルギーの10~30倍程度のエネルギーを供給できる。
太陽電池を付くときには資源を使います。この資源エネルギーと太陽電池が創った電気エネルギーが同じになるまでの
時間をエネルギーペイバックタイムEPTといいます。
太陽光発電システムに使用期間がEPTを過ぎてからは、地球の資源エネルギーなしで生産しつずけることになります。
HONDAのCIGS型薄膜電池は、製造時のエネルギーコストは大変小さく 0.9年です。多結晶1.5年、アモルファスシリコン
1.1年です。大変有効なエネルギー活用である。
エネルギーペイバックタイム(EPT)は0.9年
太陽光発電の寿命 Wikpediaより
太陽光発電システムはメーカーと施工会社が10年を保証する「保証期間」がある。
通常の商品の経年劣化による出力低下は20年で1割未満と報告されている。
一般的には期待寿命は20~30年以上と考えられているが一般の家電製品同様、期待寿命は明確に
定まっているわけではなく、統一された基準も無い。
経年劣化によって発生する代表的な変化としては、湿気がモジュール内部に侵入して電極の腐食を
起こすなどの例が挙げられる。検証手段としては実際に屋外の環境に晒すフィールドテストが1980年代から
大規模に行われ、現在20数年分のデータが蓄積されている。
パワーコンディショナーなどの周辺機器にも寿命(10年~)があり、部品交換などのメンテナンスが必要である。
性能は発電量に直結するため、高性能化が進められてきた。現在ではパネルからの直流電力の95%前後を交流電力
に変換できる
太陽光発電モジュールは長寿命であるため、それを取り付ける架台および施工部分にも長寿命が求められる。
また一般の建築物同様に数年ごとの保守点検が推奨される。
太陽電池の歴史 Wikpediaより
太陽電池の基本原理そのものは
1839年フランスの物理学者
アレクサンドル・エドモン・ベクレルによって最初に発見。
電力機器としての太陽電池の先駆けは米国の
ベル研究所て開発された単結晶シリコン型太陽電池で、当時は Bell Solar Battery と呼ばれ、太陽光のエネルギーを電力変換する効率は6%であった。
2000年から2006年まで、シャープ太陽電池製造量世界一であったが、住宅用太陽光発電への補助金廃止や市場の急拡大に伴うシリコンの供給不足に対応できなかった。2006年の太陽電池生産量はドイツQセルズ社がトップに立っている。メーカー別で見れば、2007年末の日系メーカーの太陽電池生産シェアは24.6%であり、世界一のシェアを誇っている。また近年中国や台湾の生産量が急激に増えている。
高効率フレキシブルCIGS太陽電池の構造
ガラス小瓶の側面に貼られたチタン箔基板フレキシブルCIGS太陽電池
◎CIGS型 化学物系反動体の未来の可能性 NEWS 産業技術綜合研究所資料より くわしく
これからの可能性
フレキシブル耐用電地は銅(CU)インジューム(In)ガリューム(Ga)セレン(Se)からなる半導体太陽電池は現在は、
HONDAがいち早く住宅用の太陽光発電として量産化に成功し、2008年より販売を開始しました。弊社は2008年10月に
関西販売店として販売工事を開始しました。
最大の特徴は光電変換層の厚さを数ミクロンと薄く出来る。この利点を生かし、曲面への設置や持ち運びが可能な、軽量で
フレキシブルな太陽電池への応用が期待されています。フィルム型太陽電池で特筆すべきは,原材料不足で深刻な
問題になっている結晶Siを使わないという点です。楽しみですね。
◎電池(バッテリー)の未来 電気自動車
リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池より高エネルギー・高出力密度であるとされ、電気自動車の性能改善が見込まれる。
充電時間についてはメーカーや研究機関で30分以下で70%の充電を可能にする急速充電技術が開発されている。電池寿命については
モバイル機器などに使用されているものとは異なり長寿命である。長寿命である要因は質量あたりのエネルギー密度がモバイル用よりも
少なく設計的に余裕があるためである。
将来は家庭の電気自動車に積載した電池を使い家庭の夜間電気に供給する。無限無料の太陽光エネルギーの応用はすぐ
そこまで来ています。
◎太陽光発電のこれからをみる
○高効率でより少ない設置面積で済むもの
○高温環境でも性能の落ちにくいもの
○強風・ 塩害弐ツ用モジュール
○低角度設置に対応して、特に汚れが落ちやすくしたもの
○建築材料の開発。網目状のセルを使用し、ある程度の光を透過させるもの(半透過型;窓やビル壁面などに利用)
○着色して意匠性を持たせたもの
○建造物の平面や曲面に接着剤で貼り付けるだけで設置できるもの
化合物系半導体系
化合物系半導体系
シリコン半導体系
太陽電池には、使われる素材や構造によっていろいろな種類があります。
大きく分けて シリコン半導体系と化合物系半導体系弐別れます。
歴史的には、シリコン半導体単結晶太陽電池が人工衛星に使用され、その後、低コスト大量生産用として
多結晶太陽電池が開発されました。この製造方法はシリコンを多量に使用します。
現在、これからはシリコン消費量の少ない厚さ数ミクロンオーダーのアモルファス、薄膜多結晶太陽電池などの
薄膜太陽電池が開発され実用化(ホンダ、シェル等)され販売されています。
現在主流の太陽光発電電池はシリコン半導体では光→電気の変換効率が20数%程度が限界とされている。
更に高い変換効率の実現可能性がある化合物半導体の太陽電池が研究開発されています。
太陽電池の素材と流れ
発電のしくみ
太陽電池に太陽の光や蛍光灯の光が当たると、電子(-)と正孔(+)が発生し、正孔はp型半導体へ、
電子はn型半導体側へ引き寄せられます。(-)電子が抜け出たあとを正孔といいます。(-)電子が抜け出た後ですから、
正孔は(+)の性質を持っています。
P型半導体の中では主に(-)の電子が電気を運びます。N型半導体の中では主に(+)の正孔が電気を運びます。
この結果、P型半導体とN型半導体を接合すると、(-)電子はN型半導体に、(+)正孔はP型半導体に振り分けられます。
両半導体に電極を取り付けて電線で結ぶ(上絵では負荷の部分)に直流電気が流れます。つまり発電することが出来ます。
太陽や蛍光灯などの光を電気にかえる装置を「太陽電池」といいます。
太陽電池は半導体という材料から出来ています。半導体は光があたるとそれが刺激となって(-)電子が
自由に動き回れるようになります。太陽光発電は英語ではPhotovoltaic(PV)と呼ばれています。
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リフォーム&太陽光発電のアイテイ産業・大阪 オール電化・節水節電でエコ生活 ストップ・ザ・温暖化。 2010年5月28日更新
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