光のエネルギーで電子を動かし電気を取り出す！
太陽電池はどうやって電気をつくるの？！太陽の光から電気をつくる太陽電池！太陽電池は、二酸化炭素＝CO2 を減らすため！
最近、
広い土地に黒っぽい四角形の板がたくさん並んでいるのをよく見るよ。
先生に聞いたら、
あれは太陽の光から電気をつくる太陽電池なんだって。
でも、
どうして光から電気を生み出せるの？
太陽電池パネル！
博士より！太陽電池のパネルの正体は、主に地中に=多く含まれているケイ素=シリコン というでできた半導体なんだ！！
太陽電池は、日々の生活や産業活動で出す二酸化炭素＝CO2
を減らすために欠かせないものとして注目されているね。
ちなみに、電池と名前がついているけれど、電気を貯めるものではないんだよ。
太陽電池のパネルの正体は、主に地中に=多く含まれている
ケイ素=シリコン というでできた半導体なんだ。
半導体とは、ある条件のもとで電気を通す物質のこと。
太陽電池には銅やガリウムなどの原料からできたものもあるけど、
シリコン系の太陽電池で世界の生産量の8割から9割を占めていると言われる。
光からエネルギーを取り出す技術は今から1800年ほど前に研究が始まり、
1950年代に米国の科学者たちが最初のシリコン製太陽電池を作ったんだ。
太陽電池のパネルは「n型」「p型」という2種類の半導体を張り合わせている。
シリコンを作る基本の粒「原子」の中心では、周りをマイナスの電気を持つ「電子」が回っている。
太陽光とこの電子の関係で電気がつくられるんだ。
まずパネルに太陽の光が当たると、光が持つエネルギーによって電子が飛び出し、n型の方に移動する。
シリコン原子の電子が飛び出したあとにはプラスの電気を持つ穴ができる。
この穴はもう一方のp型の方に移動する。
その結果、n型がマイナス、p型がプラスになった乾電池のようになるんだ。
2つの半導体を導線でつなげば、導線を伝わって電子がn型からp型に移動する。
この電子の流れによって、電気を作り出すことができるんだ。
電気代は、自給自足の時代へ！
光が電子の流れを生み出しているんだ！エネルギー変換効率というもの！太陽光が持っているエネルギーをどれだけ電気に変えるかを示す値だ！！
太陽電池の性能で一番大事なのはエネルギー変換効率というもの。
ちょっと難しいけど、太陽光が持っているエネルギーをどれだけ電気に変えるかを示す値だ。
最初に作られたシリコン製太陽電池のエネルギー変換効率は
6％程度だったけれど、現在は技術が進歩して25％以上にまで上がっている。
シリコンでできた太陽電池の場合、変換効率は30％弱ぐらいまでしか
上がらないといわれていて、もう限界に近づいてきている。
だから、新しい材料の開発はもちろん、異なる複数の材料を積み重ねたり、
レンズで太陽光を集めたりして効率を上げる方式も開発されているよ。
太陽光が強いほど、太陽電池が生み出す電力も多い。
だからパネルは、日光がよく当たる南向きの山の斜面や、
太陽が出ている時間より長い九州などが有利とされているよ。
逆に、日の当たらない場所や夜は発電量が大きく下がってしまうんだ。
1年のうち最も発電量が多くなる季節は春と言われているよ。
日差しが強くて暑い夏の方が発電量が伸びそうな気がするけれど、
太陽電池は気温が高くなりすぎると変換効率が落ちてしまうんだ。
気温がちょうどよく日光も多い春が最も適しているんだね。
太陽電池はいろいろなところで使われているよ。
有名なのは電卓。
よく観察してみると、左上や右上に光を集めるための黒い窓がついているのがよくわかるね。
住宅や商用施設、それから人工衛星などにも設置されていて、必要な電力を賄っているよ。
最近では燃やしてもCO2を出さない燃料として期待されてる水素をつくる際にもつかわれている。
水を電気で分解して水素をつくる際、太陽電池の電気を使うことで、CO2を全く出さない水素が実現するんだ。
太陽電池のパネルがこれだけ増えたのは、政府の政策の影響が大きんだ。
政府は太陽電池を普及させるために電力会社などに対し、太陽電池を使ってつくった
電気を一定期間、ほかの方法でつくった電機より高く買い取ることを義務化したんだ。
これによる利益を期待して、多くの人や企業が太陽電池による大きな発電施設=メガソーラー を作った。
太陽電池を巡っては、山の木を切り倒して設置する例もあるなど、景観を壊すなどの影響も出てきている。
地球の温暖化を食い止めることに役立つ太陽電池が、自然を破壊していっては本末転倒という意見もあるんだ。
今後はバランスを取ることも必要だね。
桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授などに取材しました。
シリコン製の太陽電池は、ガラスパネルに覆われて設置することが多い！
博士からのひとこと！薄型も近く実用化！親子スクール理科学！
シリコン製の太陽電池は、ガラスパネルに覆われて設置することが多い。
丈夫で寿命も長いけど、重くて分厚く、硬いので、設置できる
場所が広い土地や住宅の屋根などに限られてしまうんだ。
けれど、現在は軽くて薄い新型のペロブスカイト太陽電池の開発が世界で進んでいる。
ペロブスカイト太陽電池は、実は10年ほど前に日本で生まれた技術なんだ。
シリコン製の100分の1程度の厚さしかなく、柔らかくて軽いので曲げることができる。
しかも、つくるのが従来より簡単なうえに半分の費用しかかからず、
変換効率も将来的にシリコン製に追いつくと見られているよ。
まだ新しい技術などで実用化はされていないけれど、1～2年以内には本格的な生産が始まるとされているんだ。
普及すればビルの壁や車の上、飛行機などいろいろの場所に設置できて、二酸化炭素＝CO2 を最も減らせるようになるかもしれないね。
新羅万蔵博士
様々な自然科学分野に詳しい科学者。
すーちゃんに質問されると、研究そっちのけで解説してしまう。
スーちゃん 科学者を夢見る小学5年生。科学館に通い詰める「リケジョ」。
疑問があると万蔵博士に質問しにくる。
ではこれらに関する研究をします！
環境価値や利益を創出する太陽光発電ソリューション！
太陽光発電ってどうやって電気を生み出すの？！太陽光発電は未来のエネルギーといわれています。環境問題が大きくクローズアップされる今の時代、そのクリーンなエネルギーは注目を集めています！
［太陽光発電ってどうやって電気を生み出すの？］
太陽光発電は未来のエネルギーといわれています。
環境問題が大きくクローズアップされる今の時代、そのクリーンなエネルギーは注目を集めています。
では、その太陽光発電とはどのような仕組みになっているのでしょうか。
［太陽電池が太陽の光を受けて電気エネルギーにする！］
太陽光発電では太陽電池を並べて作ったソーラーパネルに
太陽の光が当たると、内部の半導体の電子が働き、光電効果が発生します。
これによって電気が生まれるのです。
ちなみに、どのくらいのエネルギーを変換できるのかは、太陽電池を構成する素材によって変わってきます。
化合物や有機系の太陽電池もありますが、現在の主流はシリコン系です。
全世界の8割ほどの太陽電池はシリコン系だといわれているほど。
現在の太陽電池では、高性能のものでも変換効率が10％後半から20%程度とされます。
これからもさらに技術が進み、より高性能の太陽電池が生み出されていくでしょう。
当社では全主力メーカーの太陽光発電システムを取り扱っており、
最適な太陽光発電システムをセレクトすることが可能です。
［一般家庭でも設置可能な太陽光モジュール］
太陽光発電を行うには、太陽電池で構成される太陽光モジュール、
一般的には太陽光パネルと言われているパネルの設置が不可欠。
太陽光パネルの仕組みとしては、いくつもの太陽電池を
並べて板状にしたもので、数える単位で一番小さいものをセルと呼びます。
太陽電池をいくつもつなげ、1つの大きな発電装置を生み出しているのが太陽光モジュールなのです。
そのため、太陽光発電と言うと巨大なソーラーパネルを思い浮かべ、
場所もお金もかかるのでは、と考える人もいるでしょう。
確かに、巨大な空き地を利用して、大きな電力を生み出す、
メガソーラーと呼ばれる大きなソーラーパネルを設置するところもあります。
しかし、太陽光発電の技術が進み、今では一般家庭の自宅の
屋根にソーラーパネルを置くというケースも増えているのです。
［太陽光発電のもたらす家計への効果］
一般家庭にソーラーパネルを設置し、太陽光発電が
可能になると、電気料金の削減など大きなメリットがあります。
環境問題の観点からしても、環境に優しい太陽光発電が普及すれば、
火力電力など既存の発電方式に頼らずとも済むようになり、エコにも繋がります。
もちろん、各家庭でソーラーパネルを置くとなると、設置する費用や、
パネルを置けるだけのスペースが確保できるのかなど、考えるべき点も多々あります。
ですが次世代のエネルギー源として注目したいのは間違いありません。
クリーンなエネルギーで暮らしたい、と思っている方にはおすすめの発電方法です。
導入の際には実際にお客様の住宅を確認した上で、大丈夫かどうかを判断していきますので、
より正確な設置診断や費用対効果などを
ご提供させて頂くのにも、現地調査のご相談をいただければ幸いです。
［契約してから売電するまでの流れは？］
近年、導入するご家庭の増えてきた太陽光発電。
自宅で発電した電気を使って月々の電気代を抑え、
余った電気を電力会社に売電できることで人気を集めています。
そんな太陽光発電システムの導入に至るまでの流れをご紹介します。
現在、電気代金は年々上昇傾向にあり、自分の家で電気が作れる太陽光発電システムは人気があがっています！
太陽光発電システムを取り付けようと考えた際に、最初に行うのが現地調査！現在、電気代金は年々上昇傾向にあり、自分の家で電気が作れる太陽光発電システムは人気があがっています！！
［現地調査・現地調査とは？］
太陽光発電システムを取り付けようと考えた際に、最初に行うのが現地調査。
現地調査では、太陽光パネルを設置する周囲の環境や、屋根の様子を事前に知るための調査です。
太陽光発電は太陽光エネルギーを電力に変換しますので、太陽の光が少ないと十分な電力を作ることが出来ません。
設置したい場所の環境や状況によって、導入費用や年間の予測発電量が異なるため、必ず調査をする必要があります。
［現地調査では何を行うの？］
現地調査では、日照は十分に得られるか、光を取り込むにあたり障害となる高い建築物や木々はないかを調べます。
また、屋根の勾配や強度、さらに方角はどちらを向いているか、
太陽光パネルの設置可能面積はどのくらいあるかということも調査していきます。
ちなみに太陽光発電に最適なのは南向きで、屋根の角度は
地域によって変わりますが30度前後となっています。
「こんな住宅には太陽光発電がピッタリ！太陽光発電が向いているお家とは・・・？」
また、現地調査では電気配線の状況も調査します。
屋内外の配線状況を確認し、配電盤に空きがあるか、接続に問題がないかをチェックします。
また電気料メーターの近くに余剰電力計を設置し、これをパワーコンディショナー
（発電した電気を家庭などの環境で使用できるように変換する機器）
と配線する必要がありますので、その設置場所も確認させていただきます。
［見積～契約・まずは見積］
現地調査後に見積が完了しますので、初期投資としてかかる費用を確認します。
太陽光発電の導入には、幾つかの業者に見積を取ることをオススメします。
投資にかかる費用全般の比較と確認ができますし、
工事スキル・品質・アフターサービスが十分かどうかも比較・検討していきましょう。
併せて、保守の適用範囲や年数も忘れずにチェックしてください。
［”費用が安い”だけを基準にするのは厳禁］
費用が安いというのは魅力的ではありますが、他社よりも安いからといって
その会社で即決するということはおすすめできません。
残念ながら太陽光発電の普及とともに、知識や経験の浅い業者というのも増えてきました。
そういった業者に依頼をしてしまうと、長い期間発電をすることが出来ない、
台風などの災害時に保証もないということが発生することも。
保証内容や実績など、あらゆる観点から確認を行い、信頼がおける業者なのかを判断しましょう。
この契約時に工事の手順に関しても確認しておくと、当日の流れがスムーズになります。
エコフィットではお客様に満足をしてもらうために10の宣言を行っています。
［まとめ］
現在、電気代金は年々上昇傾向にあり、自分の家で電気が作れる
太陽光発電システムは人気があがっています。
最適の方法で導入できるよう、工事や契約内容は
しっかり吟味して、自分の家に最適なものを選ぶようにしましょう。
弊社では太陽光発電システムの設置の施工事例は5000件を超え、
豊富な経験と丁寧な施工から多くのお客様から信頼を頂いております。
エコフィット より。
ソーラーパネルは、どれくらいの面積で、どれだけ電気を生み出すの？
ソーラーパネルは、どれくらいの面積で、どれだけ電気を生み出すの？ どうやって、太陽の光から電気が生まれるの？！
［Vol.01 太陽光発電のしくみ］
ソーラーパネルは、どれくらいの面積で、どれだけ電気を生み出すの？
どうやって、太陽の光から電気が生まれるの？
太陽光発電のしくみ、そのキホンを解説します。
［太陽電池が発電するしくみ］
「太陽電池」は、「電池」と付いていますが、電力を蓄える装置ではなく、
太陽の光エネルギーを直接電力に変換する「発電機」の役割をはたします。
太陽から地上に降り注ぐ「光エネルギー」が「太陽電池」に当たると、
「光起電力効果」とか「光電効果（こうでんこうか）」と呼ばれる現象が起こります。
光が照射されることで、太陽電池を構成している半導体の電子が動き、電気が起きるのです。
太陽電池は、シリコン系、化合物系、有機系とあって、それぞれに発電効率がちがいます。
現在の主流はシリコン系で世界の生産量の約8割をしめています。
［ソーラーパネルって？］
ソーラーパネルは、太陽電池をたくさんつなげたもの。
いちばん小さな単位を「セル」、そのセルを板状につなげたものを
「モジュール」、とか「パネル」とよびます。
最近ではソーラーパネルを、一般家庭の屋根に設置することが増えてきました。
また、効率良く大きな電力を生み出すために、休閑地など広い土地にたくさんの
ソーラーパネルを設置して大きな電力を生み出す、
「メガソーラー」と呼ばれる太陽光発電施設も増えています。
［どのくらい発電できるの？］
例えば、土地2ヘクタールにおかれたソーラーパネルは
約1MW（1,000kW）の定格出力の電力を生み出すことができます。
ただ、夜もあれば、曇りの日もあります。
ずっと発電し続けることはできません。
太陽光発電は、年間のうちおおよそ13％の利用（発電）を見込むことができます。
つまり、約1MW（1,000kW）のソーラーパネルで発電される年間の発電量は
（約1,000kW×24時間×365日）×13％＝約1,138,800kWh
一般家庭が年間に消費する電力量は平均で約3,600kWhですから、
約1MWのメガソーラー発電所が作る一年間分の電力量で、
およそ316世帯分の年間使用電力量をまかなうことができます。
［メリットとデメリット］
太陽光発電は、太陽光が当たれば電力を生み出してくれる発電方法です。
ただ、太陽光が当たっていない、夜間や日照不足の時間は発電することができないため、
電力を毎日一定量供給するという「安定性」の面では弱い部分があります。
そのため、発電コストはすこし高めにかかってしまいます。
そのかわり太陽光発電は、火力発電や原子力発電のように、燃料を必要としないので、
排気ガスやCO2、燃えかす、使用済み燃料の処理なども発生しません。
また、火力発電のようにエンジンやタービンといった
稼働部分がないため、故障が発生しにくく信頼性が高いことも特徴です。
地球環境にやさしい安全でクリーンなエネルギーとして、近年急速に普及が進んでいます。
［どんな場所で発電しているの？］
ソーラーパネルは、太陽光を受けて発電するため、
基本的には、日射量の多い土地に多く建てられています。
また、メガソーラー発電所は土地をたくさん
必要とするため、広い土地があいているところにあります。
広い土地があるということで、標高の高いところや、
降雪地帯でも、建設される場合があります。
その時は、設置する角度を変えるとか、さまざまな工夫がされています。
もうひとつ、重要な要件があります。
大量の電気をおくるための送電線です。
広くて日射量の多い土地があっても、送電できる
容量があいていない場合は、建設できない場合があります。
日本は世界でも有数のエネルギー消費国です！
世界中でエネルギー消費が増えている！日本は世界でも有数のエネルギー消費国です！
［世界中でエネルギー消費が増えている］
世界のエネルギー消費量（一次エネルギー）は、経済成長とともに増加を続け、
1970年には約50億toe（原油換算トン、tonne of oil equivalent）だったものが、
2000年には約93億toeとなり、2018年には約140億toeと、
約50年間でエネルギー消費量は、約2.8倍近くまでに増えています。
特に、世界のどの地域でエネルギー消費量が増えているのかというと、
先進国（OECD諸国）よりも、経済成長や人口増加の
著しい中国やインドといったアジア大洋州地域で、急速に増加しています。
これらの地域では、1970年から2018年の約50年間でエネルギー消費量は、約8.5倍近くまでに増えました。
アジア大洋州地域以外にも、今後さらなる人口増加や経済成長が
予想される地域が世界各地にあり、エネルギー問題は世界全体で取り組むべき、大きな課題となっています。
［そのエネルギーのうちわけは…］
エネルギー源ごとのシェアを見てみると、近年は石炭と天然ガスのシェアも増えてきていて、2018年では合わせると約51％にも達します。
石炭は、経済成長の著しい中国やインドなど、安価な発電用燃料を求める
アジア地域においていまだ多く消費されているものの、地球温暖化の原因となる
二酸化炭素の排出を防ぐために石油・石炭などの化石燃料を
使用しないという脱炭素化の流れをうけて、消費は減少傾向にあります。
天然ガスは、特に気候変動への対応が強く求められる
先進国を中心に、発電用や都市ガス用の消費が伸びています。
このように、エネルギー消費における化石燃料の割合は
約85％を占め、二酸化炭素問題やPM2.5問題など環境問題に大きな影響をあたえています。
エネルギー消費全体に占める割合は小さいものの、消費増加の伸び率が
最も大きいのは、新エネルギーと呼ばれる、太陽光や風力などの再生可能エネルギーです。
最近までは原子力も伸びていましたが、2011年以降、
福島第一原子力発電所の事故の影響もあり頭打ちになっています。
エネルギー供給の多様化や、低炭素化への要請に応えるため、エネルギー源の多様化が進んでいます。
［世界の国々・エネルギー構成がいろいろ］
日本と、世界の国々の電源構成を比べてみると、国によって構成に違いがあることがわかります。
国によって、自国で産出できる資源やエネルギー消費に違いがあり、またそれぞれ
「電力を安定的に供給できるか」「環境負荷が少ないか」
「経済効率がよいか」などの観点から、エネルギー構成のバランスをとっています。
化石燃料資源が豊富な国では、国産資源の構成比が高くなりやすく、
例えば、石炭の産出が豊富な中国では、電源構成の70％近くを石炭が占めています。
一方、化石燃料資源に乏しい国では、外国から輸入した化石燃料による
発電の他、安定的な電源として原子力が取り入れられる場合もあります。
ただ、福島第一原子力発電所の事故により、原子力発電施策に
大きな影響を受けている国も少なくありません。
また、化石燃料消費による二酸化炭素排出の問題は、
地球温暖化抑止の点から各国の大きな課題になってきています。
そんな中、環境先進国といわれるドイツでは、再生可能エネルギーを積極的に取り入れています。
［日本のエネルギーはほとんど輸入］
日本は世界でも有数のエネルギー消費国です。
日本エネルギー経済研究所 EDMC/ エネルギー・経済統計要覧 2020によると、
2018年の年間の一次エネルギー供給量は456百万toeにもおよびます。
ただし、エネルギー自給率（エネルギーを国産でまかなっている割合）はたったの11.8%。
日本は、エネルギー源のほとんどを、お金を払って外国から輸入し、電力をまかなっている状況なのです。
準国産エネルギーとしての原子力は、エネルギー密度が高く備蓄が
容易であることから、資源依存度が低いエネルギーとしてとらえる場合もあります。
ただし、使用済燃料の再利用（核燃料サイクル）の問題や放射性廃棄物の処理など、まだまだ問題を抱えています。
そういった背景のなか、近年、石油など化石燃料資源の価格は、需要の増加から急激に上昇しています。
また、こうした資源も無限に存在するわけではありません。
限りある資源の獲得競争は、今後一層激しくなっていくと考えられます。
日本では新しいエネルギー開発を模索する必要がありそうです。
［増えている再生可能エネルギー］
こうした中で、国内では再生可能エネルギー導入の動きが活発化しています。
特に、2009年11月に、太陽光の余剰電力買取制度が開始されたこと、そして2012年7月の
固定価格買取制度が施行されたことにより、太陽光や風力といった
再生可能エネルギーによる発電量が増加しています。
いままでは、太陽光が大きな伸びを示していましたが、今後は風力を中心に、
さまざまな再生可能エネルギーによる発電量は増加していくと予測されています。
みるみるわかる Energy より。
宇宙に浮かぶ太陽光パネル！24時間地球に送る！
しかも50年には、太陽パネルを宇宙空間に打ち上げて、24時間太陽に向けて発電し、地球に送るそんな時代が来るのです！
今日のまとめ。
最近、広い土地に黒っぽい四角形の板がたくさん並んでいるのをよく見るよ。
先生に聞いたら、あれは太陽の光から電気をつくる太陽電池なんだって。
でも、どうして光から電気を生み出せるの？
太陽電池のパネルの正体は、主に地中に=多く含まれているケイ素=シリコン というでできた半導体なんだ！
光が電子の流れを生み出しているんだ！
エネルギー変換効率というもの！
太陽光が持っているエネルギーをどれだけ電気に変えるかを示す値だ！
博士からのひとこと！
薄型も近く実用化！
太陽光発電ってどうやって電気を生み出すの？！
太陽光発電は未来のエネルギーといわれています。
環境問題が大きくクローズアップされる今の時代、そのクリーンなエネルギーは注目を集めています！
太陽光発電システムを取り付けようと考えた際に、最初に行うのが現地調査！
現在、電気代金は年々上昇傾向にあり、自分の家で電気が作れる太陽光発電システムは人気があがっています！
ソーラーパネルは、どれくらいの面積で、どれだけ電気を生み出すの？
どうやって、太陽の光から電気が生まれるの？！
世界中でエネルギー消費が増えている！
日本は世界でも有数のエネルギー消費国です！
今日は今注目の太陽エネルギーについて記述しました！
環境問題が注目される時代、そのクリーンなエネルギーは注目の的！
太陽の光からどうやって電気が作れるのか、重要な研究課題です！
しかも50年には、太陽パネルを宇宙空間に打ち上げて、
24時間太陽に向けて発電し、地球に送るそんな時代が来るのです！
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