太陽電池パネルの設置は、過去10年間で世界中で爆発的に成長しています。

最良の部分は、彼らのコストが劇的に最後の四十年にわたって99％急落しているので、電気代を下げるためにあなたの家やビジネスのためのクリー

国際再生可能エネルギーアライアンス（IRENA）から2018年のデータによると、米国は中国と日本に次ぐ世界第三位の太陽エネルギーユーザーである。 イギリスが7位、オーストラリアが8位となっている。

十年が近づくにつれて、太陽光発電の予測は明るく見えたことはありません。

実際には、業界の専門家は、米国は2023年までに二百万から四百万にその太陽光発電設備を倍増すると予測しています。

その成長の多くは、日当たりの良いカリフォルニア州で予想通りに発生しますが、他のいくつかの州も太陽プロジェクトを主導しています。 下のグラフから、2019でソーラーパネルの設置をリードしている上位5つの州のうち3つが、あまりにも晴れていない米国北東部にあったことに注意してくp>

米国の多くの地域よりも太陽が少ない英国でさえ、2018年には100万人以上のソーラ

一方、オーストラリアは2018年に200万人の太陽光発電設置マークを達成しました。

化石燃料の燃焼を停止し、できるだけ早く再生可能エネルギーに100％を切り替える緊急性によって加速されたこの太陽エネルギーの傾向に照らして、もしそうなら、太陽エネルギー革命へようこそ！

最初にあなたの家またはビジネスのための太陽電池パネルの取付けを考慮しているとき主要な心配の1つはあなたのための太陽電池パネルの最

この記事では、今日利用可能なソーラーパネルのための三つの主要なオプションに深いダイビングを行います。 これらは次のとおりです:

• 単結晶
• 多結晶

薄膜

ソーラーパネルのこれらのタイプのすべてを支える技術は、より良いあなたのエネルギーニーズを満たすために時間をかけて大幅な改善を行私たちはまた、太陽エネルギーの世界で何が起きているのかを調査します。

これには次のような技術が含まれ:

• Bifacial solar
• Concentrated PV (photovoltaic) cell
• Solar tiles
• Transparent solar panels

太陽エネルギーのこれらの革新のすべては最先端であり、多く、特にbifacialsおよびCPVsは、ある地域で市販され、競争的に値を付けられます。 彼らは、世界のエネルギー消費ミックスのグリーンエネルギー部門を後押しするために多くの約束を保持しています。例えば、2024年までに28,000メガワット（MW）に容量が10倍に増加すると予想されています！ 参考までに、1MWの太陽光発電を搭載したアメリカの家庭の現在の全国平均は約190です。

この記事では、まず、商業生産のものと新進気鋭のものの両方のすべてのソーラーパネルが共通しているものを検討します。

ソーラーパネルシステムとは何ですか？

ソーラーパネルシステムは、（1）太陽から放出されるエネルギーを光子の形で捕捉し、（2）その太陽エネルギーを直接電気に変換する太陽光発電（PV）太陽電池の相互接続されたアセンブリ（多くの場合、アレイと呼ばれる）である。 生産される電気の量は、ボルトまたはワットで測定され、システムおよび太陽電池の種類によって異なります。

アレイ内の個々の太陽電池パネル（モジュールとも呼ばれる）は、金属フレームに一緒にパッケージ化された太陽電池のグループで構成されています。 単一の太陽電池パネルには、典型的には60、72または96個の太陽電池がある。

あなたの家で使用される交流（AC）に生成された直流（DC）電気を変換するには、すべての太陽電池システムは、インバータが含まれています。 インバーターは大きく、中心にされるかもしれません。

また、いくつかの太陽光発電モジュールは、すでに内蔵のインバータを持っています。 これらはACモジュールと呼ばれます。 配線はACモジュールと大いにより簡単である。

太陽電池は何で作られていますか？ 今日の太陽電池は、主に半導体特性を有する化学元素であるシリコンで作られています。 ほとんどのタイプの太陽電池では、ケイ素は結晶形にあります。

100％純粋なシリコン結晶は電流を伝達しないため、シリコン結晶格子内に容易に電流を運ぶ非常に少量の”不純物”（通常はリンとホウ素）で”ドープ”され

リンをドープしたシリコンは、N型（それは電子の余剰を持っているので、”負”のために）と呼ばれています。

ホウ素をドープしたシリコンは、P型と呼ばれます（電子の欠損があるため、”正”の場合）。このようにして1つのP型の隣に1つのN型セクションを構成する場合、太陽電池は単一接合と呼ばれ、p-n接合が1つしかないことを意味します。

ドープされたシリコンが太陽のエネルギーの一部を吸収すると、その過程でいくつかの自由電子が取り除かれます。 太陽電池パネルシステムの電界では、電子は一方向に流れるようにルーティングされ、電流が確立されます。

太陽電池の電界は電圧を引き起こします。 電流と電圧の数学的な積は電力です—あなたの家庭用電化製品を動かし、あなたの家を加熱または冷却するために使用される電力です。

太陽電池の他のコンポーネントには、シリコンの自然な光沢が太陽光を反射させるため、反射防止コーティングが含まれています。

太陽電池のシリコン結晶は、電界内にグループ化され、その後、天候からすべてのコンポーネントを保護するためにガラスで覆われています。

太陽電池の効率とは何ですか？

太陽電池パネルが太陽光を吸収し、それを電気エネルギーに変換する方法の尺度は、効率と呼ばれています。 光は、電磁スペクトルのバンド間で様々なエネルギーレベルの異なる波長で移動し、すべてが太陽電池パネルによって吸収されるわけではありません。 電子ボルト（eV）で測定され、太陽電池パネルによって吸収され、電気に変換することができる典型的なバンドギャップエネルギーは約1.1eVである。

それよりも多くのエネルギーでパネルに当たる光子（そしてそれらの多くがある）はエネルギー損失を表します。

低バンドギャップを持つ太陽電池パネルに異なる材料を使用すると、吸収される光子の数が増加し、その結果、電流が増加する。 しかし、それはまた、パネルの電圧を低下させるであろう。 電力は電流に電圧を掛けたものに等しいので、太陽電池パネルの開発における材料の選択と電界強度との間にはトレードオフがあります。研究は、材料の最適なバンドギャップが1と1.6eVの間であることを示しています。

研究は、材料の最適なバンドギャップが1と1.6eVの間であるこ

いくつかのエネルギー損失をもたらす太陽電池パ

シリコンは、半導体として、電流だけでなく、金属を伝導しません。 その直列抵抗は、実際にはかなり高いです。 これは、高エネルギー損失のさらに別のソースに変換されます。

これを修正するために、いくつかのパネルは金属グリッドで覆われており、電子が電界内でより簡単に移動し、回路を完成させ、家庭用の電力を作しかし、この重ね合わせグリッドの欠点は、太陽光発電セル表面の一部が光子を吸収するのを妨げることです。

より薄い格子カバーはこの損失を最小にしますが、薄さ自体は重要な抵抗を貢献し、より多くのエネルギー損失で起因します。

持ち帰り：太陽電池が高効率ではない理由はいくつかあります。 進行中の研究は減らされた費用でより有効、審美的に喜ぶ材料を見つけることに基づいている。

ソーラートリビア：これまでにPVパネル（2006年に開発）で記録された最高効率は約41％でした！p>

これは、宇宙探査における電力のための米国の資金を提供した努力でした。 当時、エネルギー省は、システムが商業的にスケールされると信じており、最終的にはわずか3ドル/ワットのソーラーパネルコストに達し、キロワット時（kWh）あたり0.8–0.10ドルでエネルギーを生産した。ちなみに、2019年には、ワット当たりの太陽価格（PPW）は約$3–4 4です。 一部の地域では、それは2 2.50と低いかもしれません！

屋上の太陽電池アレイから派生したキロワット時の太陽エネルギーのコストは、約0 0.06-0 0.08セントです（石炭または天然ガス由来のエネルギーの$0.09–coal0.13p>

持ち帰りメッセージ: 太陽再生可能エネルギーのためのこれらの超低料金は、今日の化石燃料エネルギーと非常に競争力があります。残念ながら、41％程度のエネルギー効率は、住宅用または商業用太陽光システムではまだ一般的ではありません。 しかし、ラボで行われた作業のいくつかは有望に見えます。

より高い効率を達成することに加えて、太陽電池パネルの実験作業はまた、低コストとより楽しい外観に焦点を当てています。

今日の市場で太陽電池パネルの3つの主要なタイプ

あなたのエネルギー需要、予算、化粧品の好みとスペース割当に応じて、それはあなたの家

これらの太陽電池パネルのタイプの二つは、単一接合太陽電池で構成されています。 理論的には、それらの最大効率は約33％である。 単一接合セルでこれまでに達成された最高の効率は約22％です。

薄膜太陽電池パネルは、その材料（複数可）に応じて、単一または複数の接合部であってもよいです。

薄膜太陽電池パネルは、その材料（複数可）に応じて、単 多接合太陽電池は異なる材料で作られており、それぞれが様々な波長の光子を最もよく捕捉します。 このようにして、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換することができる。

単結晶ソーラーパネル

ウェーハにスライスされた単一のシリコン結晶から構築され、単結晶ソーラーパネルは、これらのウェーハの行と列を含 シリコン結晶（インゴットとも呼ばれる）は円筒形であるため、それらをウェーハにスライスすると、縁が丸くなります。

多結晶ソーラーパネル

多結晶（多結晶とも呼ばれる）ソーラーパネルは、シリコンの複数の結晶片を含む太陽電池を持っている。 片は単結晶性太陽生産からの残りの部分であるかもしれません。 彼らは不規則な方法で配置されています。 その後、それらは一緒に溶融し、ウェーハに切断される前に固体ブロックに形成されます。 各ウェーハは、その単結晶の対応物よりも長方形である。

も参照してください：単結晶対多結晶ソーラーパネル

薄膜ソーラーパネル

第二世代の太陽電池と呼ばれる、薄膜の太陽電池パネルはいろいろな材料からを含む成っていることができます:

• アモルファスシリコン（結晶格子なし）
• ガリウムヒ素
• 銅インジウムガリウムセレン化（CIGS）
• テルル化カドミウム（CdTe）

薄膜セルの各ウェーハは、他のタイプ それらは表面に接着剤によって直接（あなたの屋根、ボート、またはRVのように）加えられるか、または他の共通のタイプの太陽電池パネルのような耐久フも参照してください：柔軟な太陽電池パネル: アプリケーションと役立つ購入のヒント

ここでは、三つの最も一般的なソーラーパネルタイプの要約表です。

（あなたがモバイルデバイスを使用している場合は、左と右にスワイプしてくださいフルサイズのテーブルを表示するには。)

Solar Panel Type	Material	Efficiency	Cost	Appearance
Monocrystalline	Pure, single silicon crystal	High (18% or slightly higher)	Highest	Black or dark blue cells with rounded corners
Polycrystalline	Silicon fragments	Medium (15-17%)	High	Blue rectangular cells
Thin-Film	Various	Low (11%, しかし、15％を達成することができます）	最低	黒または青の均一な表面

4ソーラーパネルの革新

ソーラーパ:

• 効率を高める
• 材料の低コスト
• ソーラーシステムの長寿を高める
• 審美的な外観を高める

以下のソーラー技術のいくつかは、現在、特定の地域でのみ市販されていますが、ここでは再生可能エネルギー革命が進むにつれて、どこでも楽しみにしていることを垣間見ることができます。

太陽電池パネルの購入の先端:あなたの屋上または裏庭の太陽電池アレイのための見積もりを得始めるとき、これらの新技術のローカル あなただけの幸運を得ることができます！

両面ソーラー技術

“両面”ソーラーパネルは、太陽電池の両側と光子接触を介して電流を生成することができます。

太陽光が太陽電池パネルの上部に当たり、いくつかのPVセルを活性化すると、それは続き、パネルを通過します。

太陽電池パネルの上部 それからそれのいくつかはパネルの下の表面から反射されます（屋根のように）。 これらの反射された光線は、底部の太陽電池をさらに光子の活性化にさらします。

Bifacialsは単結晶または多結晶のいずれかであってもよいです。も参照してください: Bifacial太陽電池パネル:住宅の使用および傾向

集中されたPVの技術(CPV)

最も前衛的な太陽電池パネルの技術の1つはそれにより小さい、多接合部の太陽電池にそれを集中する特定のポイントに日光を指示するのにレンズか曲げられたミラーを使用する。基本的に、CPVは、大きな表面上の太陽光拡散によるエネルギー損失を低減する。

その結果、単結晶太陽電池が提供するものをより効率は、さらにもっと非常に改善されます。

今、CPVはソーラートラッカーや冷却機構のような部品が追加されているため高価です。

ソーラータイルテクノロジー

2016年に、テスラのイーロン-マスクは、（また、ソーラースレートや太陽帯状疱疹と呼ばれる）ソーラータイルを搭載したソーラー屋根の概念 太陽タイルは従来の太陽電池パネルのように作用します。 それらは、薄膜材料または単結晶シリコンで構成することができる。

今、太陽タイルは、従来の単結晶太陽電池よりもわずかに効率的ではありません。

しかし、このソーラーパネルシステムは、従来のソーラーパネルが配置されている支持ラックを持っていないので、一般的な設定よりも視覚的に魅力的で 太陽タイルは慣習的なアスファルト鉄片のように取付けられ、全体の屋根の表面にまたがっています。

テスラは、彼らの太陽の屋根は約2 22/sqの費用がかかると推定しています。 ft. 他の人が$35/sqの値札を計算している間。 ft. 太陽帯状疱疹で平均サイズの家をカバーするために、今日の文脈でこれを置くために、それはupwards45K以上の上向きの費用がかかることがあります。

透明ソーラーパネル

MITの研究者によって発見された透明ソーラーパネルは、可視光を通過させながら、私たちの目が見ることができない波長（近赤外

だから、理論的にはすべて—携帯電話からラップトップにwindowsに—電気を生産し、その表面に透明な太陽電池パネルを持つことができますが、あなたはそれ

ここでは、このセクションでリンクされているMITソースから取得した透明な太陽電池—起動するために低コスト-の概略図です。

現在、透明な太陽電池パネルの効率はローエンドにありますが、研究者は11％以上を参照してください。近い将来に可能性があります。 しかし、これらのセルが巨大な超高層ビルのすべての窓をカバーしている場合、例えば、5％の効率でさえ、建物の電力ニーズの総コストの25％を簡単に賄う

従来の太陽電池アレイよりも透明な太陽電池パネルのもう一つの重要な利点は、（伝統的な太陽電池農場のように）広大な土地や水を必要としない

最初の商用アプリケーション（携帯電話用）は、数年後に期待されています。参照：透明なソーラーパネル：将来のエネルギー供給の改革

都市部での窓（太陽窓）のための透明なソーラーパネルの普及がどのように変革を想像してみてください！ 太陽エネルギーの革新のこのマイル標石を達成することは間違いなく太陽からの再生可能エネルギーを支持して全体的なエネルギー消費パターンを傾

太陽電池パネルの種類に関する重要な注意事項

太陽電池パネルの設置は、グリーンでクリーンなエネルギー革命のために価格が低下しながら、人気と効率が高まっています。 今は太陽電池パネルシステムに投資するのに最適な時期です。

家庭用の最も一般的なタイプのソーラーパネルは、単結晶、多結晶または薄膜太陽電池で構成されています。 それらは効率および費用で変わる。 単結晶パネルは最も高価で最も効率的です。 最も安価ではあるが、一般的には最も効率的ではないのは、薄膜太陽電池パネルである。

多結晶太陽電池は、通常、適度な効率と合理的なコストを持っています。