2021年9月に、東京都が戸建て新築住宅に太陽光発電の設置義務化を検討すると発表されるなど、今注目の太陽光発電。
でも、ソーラーパネルってそもそもどんな仕組みなの?
クリーンなエネルギーとは聞くけどほんとのところはどうなんだろう。
と疑問がありますよね。
ソーラーパネルで行う発電は燃料がいらないので、排気ガスやCO2、使用済み核燃料の処理問題も発生しません。
また、仕組みが単純なので故障しにくいことも特徴です。
環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして急速に普及しています。
そこで今回はソーラーパネルの仕組みと、発電方法の解説や、簡単に自作する方法を解説していきます。
ソーラーパネルの仕組みとは?解説します
ソーラーパネルの仕組みを解説します。
ソーラーパネルとは、太陽光で発電するパネル状の設備のことです。太陽電池パネル、太陽電池板、太陽電池モジュールなどとも呼ばれています。
ソーラーパネルは、小さな太陽電池をたくさんつなげたものです。最小単位を「セル」といい、そのセルを板状につなげたものを「パネル」とよびます。
シリコンなどの半導体でできていて、半導体に太陽の光が当たると光エネルギーを電気エネルギーにかえます。
太陽電池の発電する仕組み
シリコン太陽電池は、電池とありますが電気を蓄えるものではありません。光のエネルギーを直接電力に変換する発電機なのです。
太陽電池は、特性の異なるn型半導体とp型半導体という2種類の半導体が張り合わされ、導線によって結ばれています。
光が半導体に当たると、n型半導体のほうにマイナスの電子、p型半導体のほうにプラスの正孔が集まっていきます。
これは乾電池と同じ状態になっているので、2つの電極に導線をつなげると電子がプラスのほうへ移動し、電気が流れるという仕組みです。
これがソーラーパネルのおこなう発電の仕組みになります。
クリーンエネルギー
ソーラーパネルで行う発電は燃料を必要としないので、排気ガスやCO2、使用済み核燃料の処理問題も発生しません。
また、仕組みが単純なので故障しにくいのがいいですね。
環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして注目されています。
ソーラーパネルの仕組みは紫外線に弱い?
ソーラーパネルの太陽光を吸収する仕組みを説明しましたが、太陽光ならどんな光でもいいのでしょうか。紫外線はどうなんでしょう。
実は、ソーラーパネルの太陽電池は紫外線が苦手です。太陽電池の素材であるシリコンが化学反応を起こして劣化させてしまうからです。
また、ソーラーパネルは赤外線も苦手です。赤外線は電子レンジと同じ要領で太陽光パネルの分子を振動させ熱を発生させてしまうのです。
そのため、真夏の一番太陽光が強くなる時期になるとソーラーパネルが熱を持ちすぎてしまい、発電量は逆に落ちてしまう仕組みです。
ソーラーパネルが吸収できる光
地球に降り注ぐ太陽光は、波長によって紫外線、可視光、赤外線のように分けられます。
そのうち、可視光と赤外線で全太陽光の90％を占め、太陽光パネルは主に可視光の波長帯しか発電に活用することができない仕組みになっています。
ソーラーパネルの仕組みを知って太陽光発電を自作しよう
クリーンエネルギーとして注目されるソーラーパネルですが、屋根や空き地に作る大規模なものだけでなく、仕組みが簡単なので手軽な発電としての需要もあります。
自宅の庭やベランダで発電できる、災害時の非常用電源にできます。
また、仕組みが単純で移動も簡単なので山や川のキャンプでの電源用発電機としても便利です。
電気の通っていない畑で使うポンプやイノシシよけの電気柵の電源として、自宅から離れたところにある駐車場の防犯用ライトの電源としてなどの使い道があります。
電気を引き込むよりも費用もかからず、利用方法に合わせたシステム構築ができるという仕組みです。
ソーラーパネルを自作する方法
ソーラーパネルで太陽光発電装置を自作するには以下のものが必要です。
- 太陽光パネル（100W程度までのもの）
- バッテリー（直流電力を蓄電するためのバッテリー）
- チャージコントローラー（発電した電気をバッテリーに充電させるために必要）
- 電工ペンチ・絶縁手袋（電気系統を触る際、感電を避けるのに有効）
- ケーブル（機器と機器を接続する）
- 電圧計（電圧が正常であるかどうかを知るための道具）
これらがセットになった自作キットも市販されています。市販のキットを利用される方が簡単でおすすめです。
ポチップソーラーパネル自作手順
それでは、自作の手順を説明します。
ソーラーパネルを載せる台と設置部分をしっかりと固定します。
風で飛ばされないように、ワイヤー等で安定させると良いでしょう。
その後、ケーブルをチャージコントローラーに接続し、バッテリーの丸形端子に接続します。
この後バッテリーとインバーターを接続します。
インバーターの後ろの端子と、電気機器用ビニル絶縁ケーブルの丸形端子を接続します。
チャージコントローラーに接続した電気機器用ビニル絶縁ケーブルの上にインバーターからのケーブルを接続します。
インバーターが接続できれば、ソーラーパネルの後ろにあるケーブルと延長ケーブルをしっかりと接続します。
ソーラーパネルとチャージコントローラーの接続していきます。接続ができたら、パネルを太陽に向けます。
チャージコントローラーで「SUN」が点灯していれば設置完了です。確認として、電圧計で電圧値が正常であることをみます。
作業はすべて接続するだけなので簡単ですが、順番を間違えるとうまくいきません。順番通りに、おちついて接続しましょう。
チャージコントローラーやインバーター、バッテリーはコンテナボックスなどに入れておくとまとまります。
防水仕様でないものにはコーキングしておくと雨が降っても安心ですのでおすすめです。
太陽光発電は専門業者じゃないとできないと難しく思われがちですが、実は手順に従って作れば自作できます。ただし、電気を扱うので感電には十分気をつけましょう。
ソーラーパネル自作注意事項
30V以上の電圧を扱う設備になると電気工事士の資格が必要になってきます。
100Wのパネル1枚あたり18Vの最大電圧になるので、200Wのパネルを使った自作ソーラーパネル太陽光発電装置を作るとオーバーします。
資格を持っていない場合は100W～150Wぐらいまでにするよう注意してください。
まとめ
- ソーラーパネルの仕組みは、2枚の半導体間に起きる電極の違いで電気が生まれている
- ソーラーパネルは安全でクリーンなエネルギー
- ソーラーパネルの仕組みは簡単で、自分で自作もできる
ソーラーパネルは難しいというイメージですが、仕組みはとっても簡単。手軽で身近な発電システムなんです。
ぜひあなたもソーラーパネルを自宅に導入してみてはいかがでしょうか。
コメント