太陽電池の種類は何ですか？作業、アプリケーション（PDF）

この記事では、太陽電池について学びます。 そして彼らの動作原理 、さまざまなタイプの太陽電池 、彼らの構造 およびアプリケーション 太陽電池の。また、ダウンロード 無料のPDF この記事のファイル。

太陽電池と種類

太陽電池とは

光起電（PV）変換では、太陽放射は太陽電池と呼ばれる半導体デバイスに当てられます 太陽光を直接電気に変換します。

太陽電池（PVセル）または太陽電池の概略図を図に示します。

これは、p型とn型と呼ばれる2種類の半導体間の接合部に光が及ぼす影響に依存しています。 N型は電子が過剰で、p型は電子が不足しています。

明るい光が細胞を照らすと、光からのエネルギー、つまり光子によって、電子がそれらの間の接合部から解放されます。

これは、光電と呼ばれます。単結晶シリコン（4価電子）の場合、「p」はシリコンにホウ素（3価電子）をドープすることによって得られ、通常は1umの厚さです。 「n」は、ヒ素またはリン（5価電子）をドープすることによって得られ、通常800umの厚さです。

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太陽電池の種類

以下は、さまざまなタイプの太陽電池です。 ソーラーパネルで使用：

1. アモルファスシリコン太陽電池（a-Si）。
2. バイオハイブリッド太陽電池。
3. 埋設接触太陽電池。
4. テルル化カドミウム太陽電池（Cd Te）。
5. 集中PVセル（CVPおよびHCVP）。
6. 銅インジウムガリウムセレン化太陽電池（CI（G）S）。
7. 結晶シリコン太陽電池（C-Si）。
8. 色素増感太陽電池。
9. ハイブリッド太陽電池。
10. 多接合太陽電池。
11. 単結晶太陽電池。
12. ナノ結晶太陽電池。
13. 光電気化学電池。
14. 固体太陽電池。
15. 薄膜太陽電池。
16. ウェーハベースの太陽電池。

＃1アモルファスシリコン太陽電池（a-Si）

これらは、薄膜太陽電池の修正バージョンです。このタイプの太陽電池は、3層のアモルファスシリコンを使用しているため、それぞれが異なるバンドギャップエネルギーを持っています。バンドギャップが異なると、変換効率を高める方法として、各レイヤーが太陽のエネルギースペクトルの異なる部分に応答できるようになります。

アモルファスセルは他のタイプよりも高い効率を提供し、すぐに利用できます。しかし、単結晶太陽電池と同じ電力を生成するには、2倍の表面積が必要です。

＃2バイオハイブリッド太陽電池

バイオハイブリッド太陽電池は、光システムである有機物（炭素を含む）と無機物（炭素ではない）で構成されています。フォトシステムのいくつかの層が光子エネルギーを収集し、化学エネルギーに変換して、セルを通過する電流を生成します。

バイオハイブリッド太陽電池の主な利点は、太陽エネルギーを100％の効率で電気に変換することです。これは、化学電力から電力への変更によって電力がほとんどまたはまったく失われないことを意味します。

＃3埋め込み型コンタクト太陽電池

埋め込み型接触太陽電池は、高効率の太陽電池技術です。これらのタイプは、レーザー成形された溝内のメッキされた金属接点に基づいて操作されます。

それらは、市販のスクリーン印刷された太陽電池と比較して、約25％のより良い性能を与えることができます。埋め込み型コンタクトテクノロジーの効率向上により、コストとパフォーマンスが大幅に向上します。

＃4テルル化カドミウム太陽電池（Cd Te）

このタイプの太陽電池は、太陽光を吸収して電気に変換するように設計された薄い半導体層にテルル化カドミウムを使用しています。これらは主要な光変換層として機能し、材料の最初のミクロン内で最も可視光を吸収します。

TCO層は、CdTe層に吸収された光を電流と電圧に変換する電界を生成します。これらのシステムは、同等の結晶シリコンよりもはるかに効率的です。

＃5濃縮PVセル（CVPおよびHCVP）

集光型PVセルは、従来の太陽光発電システムと同じ方法で電気エネルギーを生成します。 CVPは通常、曲面鏡を使用して、太陽光を小型で高効率の多接合太陽電池に集束させます。これらは約40％の高い効率を提供でき、また安価です。

＃6銅インジウムガリウムセレン化物太陽電池（CI（G）S）

セレン化銅インジウムガリウム太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されます。これは通常、銅、インジウム、ガリウム、セレンの薄層をガラスまたはプラスチックの裏地に、電流を蓄えるための電極とともに前後に堆積させることによって作られます。

吸収係数が高く、太陽光を強く吸収するため、より薄いフィルムが必要になります。これらの材料は太陽スペクトルのかなりの部分を吸収することができ、最高の効率を達成することができます。

＃7結晶シリコン太陽電池（C-Si）

結晶シリコンは、太陽電池を製造するための太陽光発電技術で使用される主要な半導体材料です。これらの太陽電池は、結晶格子を形成するために互いに結合されたシリコン粒子で構成されています。

この結晶格子は、光の電気への変換をより効率的にする組織化されたシステムを提供します。効率が高いため、最終的な設置のコストを削減できます。

＃8色素増感太陽電池

これは、感光性アノードと電解質、光電気化学システムの間に形成された半導体をベースにした低コストの薄膜太陽電池です。これらのデバイスは、有機染料と半導体を使用して光エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されます。

他のタイプの太陽電池と比較して、それらは高温条件下および拡散光の下でよりよく作用します。さらに、費用効果が高く、製造が簡単で、操作も簡単です。

＃9ハイブリッド太陽電池

これらのタイプの太陽電池は、有機半導体と無機半導体の2つの材料で構成されています。有機材料は、ドナーとして光を吸収し、細孔を輸送する共役ポリマーで構成されています。

一方、無機材料は、構造内のアクセプターおよび電子トランスポーターとして使用されます。ハイブリッドソーラーシステムの利点は、太陽エネルギーと低コストの電力を蓄えることです。太陽エネルギーの使用は、最大使用時間中に可能になりました。

＃10多接合太陽電池

これらは、さまざまな半導体材料で作られた複数のp-n接合を備えた太陽電池です。この場合、各材料のp-n接合は、さまざまな波長の光に応答して電流を生成します。

これらは、別々の層を使用して、入射する太陽光のさまざまな波長を吸収することができます。これにより、単一接合セルよりも太陽光を電気に変換する効率が高くなります。

＃11単結晶太陽電池

このタイプの太陽電池は、半導体と同様の高純度のシリコンの単結晶から作られた円筒形のシリコンバーで構成されています。多結晶太陽電池のように機能します。

太陽光が単結晶太陽電池に当たると、それらはエネルギーを吸収し、複雑なプロセスを通じて電界を生成します。この電界には、電気を生成する電圧と電流が含まれます。単結晶太陽電池の効率は比較的高いです。

＃12ナノ結晶太陽電池

ナノ結晶太陽電池は、ナノ結晶でコーティングされた材料でできています。ナノ結晶はシリコン、CdTe、またはSiGであり、基板は通常シリコンまたはさまざまな有機半導体です。

これらのナノ結晶は、平坦な表面に大量の量子ドット溶液を配置することを含むスピンコーティングプロセスによって形成されます。溶液を均一に広げ、必要な厚さが得られるまで表面を回転させます。

＃13光電気化学電池

これらの太陽電池は、色素増感太陽電池と同様に、太陽光源を半導体または光増感剤に吸収して電気エネルギーを生成します。

この場合、各セルは1つまたは2つの半導体光電極と、電解質に浸された追加の金属および参照電極で構成されます。これらは低コストであり、その利点の1つであるかなり簡単なプロセスです。

＃14ソリッドステート太陽電池

固体太陽電池は、通常、半導体ダイオードや集積回路と同様の半導体機器に使用されます。また、デバイスを可動部品に置き換える可動部品のない半導体エレクトロニクスでも使用されています。

これは2つの結晶で構成され、1つは追加の自由伝導帯電子を増幅するn型半導体でドープされています。もう1つは、電子正孔を追加するp型半導体でドープされています。

＃15薄膜太陽電池

これらのタイプは、光起電力効果を使用して太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するように設計されています。薄膜太陽電池は、ガラス、プラスチック、金属などの柔軟な基板上に1つまたは複数の薄層を堆積させることによって作成されます。

現在、比較的低コストで発電効率が高いことから、さまざまな種類の薄膜太陽電池が使用されています。また、これらはテルル化カドミウム、セレン化銅インジウムガリウム、アモルファス薄膜シリコンなどのいくつかの技術で使用されています。

＃16ウェーハベースの太陽電池

名前が示すように、ウェーハベースのシリコンセルは、単結晶または多結晶シリコンのスライスでできています。それらは、あらゆるタイプの太陽光発電技術の中で最高の効率を達成することができます。この太陽電池では、すべての機能層が基板上に堆積され、転写されて電気的に接続されたサブセルを分離します。

太陽電池の働き

太陽の光子は、極薄のp側でセルに衝突し、接合部に浸透して電子正孔対を生成します。示されているように、セルが負荷に接続されている場合、電子はn個の上部から拡散します。電流（I）の方向は電子の反対方向です。

通常、電圧-電流特性は、2つの異なる日射レベルで図に示されています。それぞれのレベルについて、Voc =開回路電圧、Isc=短絡電流です。セルの理想的なパワーはVo.Iscです。最大有効電力は、I-V曲線の下に形成できる最大の長方形の面積です。

この状況に対応する電圧と電流がVmとI’mで表される場合、最大有効電力はVmImです。最大有効電力と理想電力の比率は、全係数（k）と呼ばれます。シリコンセルのこれらの係数の一般的な値は次のとおりです。

Voc =450〜400 mV; Ioc =30〜50 mA / cm ² 、K =0.65〜0.80。

薄膜またはウェーハの形の太陽電池は、入射太陽エネルギーの3％から30％未満に直流に変換されます。電気。このようなセルを直並列構成に接続すると、数キロボルトもの高電圧のソーラーパネルを設計できます。

これらのセルは、エネルギー貯蔵および電力調整装置と組み合わせて、完全な太陽電気変換システムの不可欠な部分として使用できます。

太陽電池の用途

ソーラーパネルや太陽光発電の使用には多くの実用的なアプリケーションがあります。それは灌漑用の動力源として農業で最初に使用されます。ヘルスケアでは、ソーラーパネルを使用して医薬品を冷やすことができます。 PVモジュールは太陽光発電システムで利用されており、大型の電気機器が含まれています：

以下は、太陽電池のアプリケーションのさまざまなリストです。

1. 太陽光発電所。
2. 屋上太陽光発電システム。
3. スタンドアロンPVシステム。
4. ソーラーハイブリッド電源システム。
5. 集光型太陽光発電。
6. ソーラーパネル。
7. ソーラーポンプレーザーの場合。
8. ソーラーカー。
9. 宇宙船や宇宙ステーションのソーラーパネルで使用されます。

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