太陽電池モジュールの出力特性(I-V特性)まとめ

太陽電池モジュールの概略

太陽電池モジュールは、太陽光発電システムの中心となる部分で
太陽の光エネルギーを直接電気エネルギー（直流）に変換する。
一般的には「太陽光パネル」と呼ばれる。

仕組みの基本

• 半導体の利用
  主にシリコンなどの半導体（N型とP型）を接合した「太陽電池セル」で構成される。
  
• 光電効果
  太陽光がセルに当たると、光電効果により電子が励起され
  N型とP型の間で電位差（電圧）が生じ、電流（直流）が流れる。
  
• モジュール化
  多数のセルを直列・並列に接続し、強化ガラスなどで保護してパネル状にしたものがモジュールとなる。

モジュールで発電された直流電力は、パワーコンディショナーで交流に変換され
家庭内での使用（自家消費）や電力会社（売電）への売電に利用される。

モジュールの出力特性(I-V特性)について

モジュールの出力特性をI-V特性といい
横軸を電圧V、縦軸を電流Iとした曲線で描かれ
正常な場合は上記図のようになる。
I-V特性は主に次の3つの要素で表される。

開放電圧V_OC

モジュールの両端を開放状態にしたときの電圧で、光の強さ（放射照度）が強いほど、また温度が低いほど開放電圧は高くなる（下記図参照）。
※一般に、開放電圧が高いほどモジュールが良好であるといえる。

短絡電流I_SC

モジュールの両端を短絡したときに流れる電流で、放射照度が強いほど短絡電流は大きくなるが
温度の影響は比較的小さい（下記図参照）。
また、太陽電池の劣化や陰の影響により、短絡電流が小さくなることがある。

最大出力P_max

最大出力P_maxは、最大出力電圧V_mpと最大出力電流I_mpの積で求められる。
なお、モジュールが最大の出力を得られる点のことを
最大出力点MPP（Maximum Power Point）ともいう。
また、理論上の最大出力は開放電圧V_OC × 短絡電流I_SCで表され
曲線因子（FF値）を求める際に用いられる。

I-V特性からはモジュールに不具合が発生しているか否か、あるいはどのような異常が発生しているかを
推測することが可能な場合があるため、メンテナンスをするうえで非常に重要な指標となる。

太陽光メンテナンスガイドより一部引用
p53-53