太陽エネルギーは、最もクリーンで利用可能な再生可能エネルギー源です。現代の技術は、このエネルギーをさまざまな用途に利用できます。たとえば、電気の生成、家庭用、商業用、または産業用の光と温水の提供などです。
太陽エネルギーは、私たちの電力要件を満たすためにも使用できます。太陽光発電（SPV）セルを介して、太陽放射は直接DC電気に変換されます。この電気はそのまま使用することも、バッテリーに蓄えることもできます。この記事では、太陽エネルギーについてすべて見ていきます。ステップバイステップで見てみましょう：
太陽光発電（SPV）セル：
太陽光発電または太陽電池は、光電効果を使用して光を電流に変換するデバイスです。 SPVは、鉄道信号、街路照明、家庭用照明、遠隔通信システムへの電力供給など、多くのアプリケーションで使用されています。
それは、ｎ型シリコン層と接触して配置されたｐ型シリコン層を有し、電子の拡散は、ｎ型材料からｐ型材料へと起こる。 p型材料には、電子を受け入れるための穴があります。 n型材料は電子が豊富であるため、太陽エネルギーの影響により、電子はn型材料から移動し、p-n接合で正孔と結合します。これにより、p-n接合の両側に電荷が発生し、電界が発生します。 。 この結果、電荷の流れを促進するダイオードのようなシステムが開発されます。これは、電子と正孔の拡散のバランスをとるドリフト電流です。ドリフト電流が発生する領域は、モバイル電荷キャリアが不足している空乏ゾーンまたは空間電荷領域です。
したがって、暗闇では、太陽電池は逆バイアスされたダイオードのように動作します。ダイオードのように光が当たると、太陽電池は順方向にバイアスされ、電流はダイオードのようにアノードからカソードに一方向に流れます。通常、ソーラーパネルの開回路（バッテリーを接続しない）電圧は、定格電圧よりも高くなります。たとえば、12ボルトのパネルは明るい太陽光の下で約20ボルトを与えます。しかし、バッテリーがそれに接続されると、電圧は14〜15ボルトに低下します。太陽光発電（SPV）セルは、現在最も一般的に使用されているシリコンなどの半導体と呼ばれる特別な材料でできています。基本的に、光がセルに当たると、その特定のビットが半導体材料内に吸収されます。これは、吸収された光のエネルギーが半導体に伝達されることを意味します。
太陽電池はすべて、光吸収によって解放された電子を特定の方向に強制的に流すように作用する1つまたは複数の電界も持っています。この電子の流れは電流であり、SPVセルの上部と下部に金属接点を配置することで、その電流を引き出してリモートで利用できます。セル電圧は、太陽電池が生成できる電力を定義します。光を電気に変換するプロセスは、太陽光発電（SPV）効果と呼ばれます。ソーラーパネルの配列は、太陽エネルギーをDC電気に変換します。その後、DC電気はインバーターに入ります。インバーターは、DC電気を家電製品に必要な120ボルトのAC電気に変換します。
ソーラーパネル：
ソーラーパネルは太陽電池の集まりです。ソーラーパネルは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換します。ソーラーパネルは、相互接続と外部端子にオーム材料を使用しています。したがって、n型材料で生成された電子は、電極を通過してバッテリーに接続されたワイヤーに到達します。電池を介して、電子はp型材料に到達します。ここで、電子は正孔と結合します。したがって、ソーラーパネルをバッテリーに接続すると、別のバッテリーのように動作し、両方のシステムは、2つのバッテリーが直列に接続されているように直列になります。
ソーラーパネルの出力は、ワットまたはキロワットで測定される電力です。 5ワット、10ワット、20ワット、100ワットなど、さまざまな出力定格のソーラーパネルを利用できます。したがって、ソーラーパネルを選択する前に、負荷に必要な電力を確認する必要があります。電力要件の計算には、ワット時またはキロワット時が使用されます。原則として、平均電力はピーク電力の20％に相当します。したがって、ソーラーアレイの各ピークキロワットは、4.8kWh /日のエネルギー生産に対応する出力電力を提供します。つまり、24時間x 1 kW x 20％です。
“開ループと閉ループ ”
ソーラーパネルの性能は、気候、空の状態、パネルの向き、太陽光の強度と持続時間、およびその配線接続などの多くの要因に依存します。日光が正常な場合、12ボルト15ワットのパネルは約1アンペアの電流を供給します。適切にメンテナンスされていれば、ソーラーパネルは約25年持続します。屋上にソーラーパネルの配置を設計する必要があります。通常、45度の角度で東向きに配置されます。太陽が東から西に移動するときにパネルを回転させるソーラートラッキング装置も使用されます。配線接続も重要です。電流を処理するのに十分なゲージを備えた高品質のワイヤーは、バッテリーの適切な充電を保証します。ワイヤーが長すぎると、充電電流が減少する場合があります。したがって、原則として、ソーラーパネルは地面から10〜20フィートの高さに配置されます。月に一度、ソーラーパネルを適切に清掃することをお勧めします。これには、ほこりや湿気を取り除くための表面のクリーニング、および端子のクリーニングと再接続が含まれます。
ソーラーパネルには、充電中、低バッテリー、深放電状態の合計4つのプロセスステップがあります。それらすべてを見てみましょう。
以下の回路から、電流源であるソーラーパネルを使用して、D10を介してバッテリーB1を充電しました。バッテリが完全に充電されている間、Q1はコンパレータの出力から導通します。これにより、Q2は、バッテリーが過充電されないように、D11とQ2を介して太陽光発電を伝導および迂回させます。バッテリーが完全に充電されている間、D10のカソードポイントの電圧が上昇します。ソーラーパネルからの電流は、D11とMOSFETのドレインとソースを介してバイパスされます。負荷がスイッチ操作によって使用されている間、Q2は通常、負へのパスを提供し、正は過負荷の場合にスイッチを介してDCに接続されます。通常の状態での負荷の正しい動作は、MOSFETQ2が導通している間によって示されます。
太陽エネルギーの応用：
回路の下から、強度を制御するために、LEDランプにDC電源からさまざまなデューティサイクルを供給することができます。強度制御の概念は、電気エネルギーの節約に役立ちます。 LEDは、実用的なアプリケーション用に適切にプログラムされたマイクロコントローラの適切な駆動トランジスタと組み合わせて使用されます。
12v DCソースから同じことを示すために、4つのLEDを直列に接続すると、8 * 3 = 24のストリングが直列に接続され、MOSFETがスイッチとして機能します。 MOSFETはIRF520またはZ44である可能性があります。各LEDは白色LEDで、2.5Vで動作します。したがって、直列の4つのLEDには10Vが必要です。したがって、抵抗はLEDと直列に10オーム、10ワットで接続され、LEDの安全な動作のために電流を制限することにより、バランス電圧が12vから低下します。
たとえば、街灯の目的で使用されるLEDライトは、夕暮れ時に最大強度で午後11時までオンになり、LEDの99％の適切なサイクル、つまりコントローラーからの1％のデューティサイクルがあります。毎時午後11時から進むと、LEDのデューティサイクルは99％から徐々に低下するため、オン時間のデューティサイクルは99％から10％に達し、最後にゼロになります。これは、朝から、つまり夜明けからライトがオフになることを意味します。夕暮れに。動作は夕暮れから午後6時から午後11時まで完全な強度で再び繰り返され、深夜12時にそれは80％のデューティサイクル、1'oクロック70％、2'oクロック60％、3'oクロック50％、4'oです。 10％まで40％を計時し、最後に夜明けにオフにします。
LEDの強度は、下の図に示すように、パルス幅変調に応じて変化します。
