太陽光発電の仕組みと特徴

地球環境に優しいクリーンなエネルギーとして、長らく注目を集め続けている太陽光発電。屋上や屋根などに太陽電池が組み込まれたソーラーパネルを設置し、太陽光の力で発電します。

火力発電や原子力発電など、他の発電方式は個人ではできないことですが、太陽光発電は個人でもできるうえ、環境にも優しいです。更に、国や地方自治体からの支援を受けることもできます。

自宅で作った電気を自分で使い、余った分は電力会社に売ることができる（＝売電）という点が大きな特徴です。売電する場合は、売る電気と買う電気のやり取りは自動的に行われますので、私たちが何か特別な操作をする必要はありません。

また、まだ数は少ないのですが、当ページでは、「みんなの自然エネルギー」が実際に見学した太陽光発電施設についてのレポートも公開しています。

発電の仕組み

（イラスト出典：中部電力）

産業用のメガソーラーも家庭用太陽光発電も、基本的な発電の仕組みは同じです。より身近な家庭用太陽光発電を例に挙げて、仕組みを簡単にご紹介したいと思います。

1. 太陽光電池モジュール
   まず、太陽電池が組み込まれたソーラーパネルから太陽光のエネルギーを吸収し、そのエネルギーを電力に変換します。この段階ではまだ「直流電力」なので、そのまま家庭用の電力として使うことはできません。
2. パワーコンディショナー
   太陽光電池モジュールからパワーコンディショナーに電力を送り「交流電力」にすることで一般家庭で使える電力に変わります。簡単に言ってしまうと、1番で作られた電気を屋内で使用できる電気に変換するのがパワーコンディショナーです。
3. 屋内分電盤（ブレーカー）
   「交流電力」は次に屋内分電盤（ブレーカー）に行きます。この屋内分電盤を通じて屋内の各所に電気を送ります。
4. 電力メーター
   太陽光発電を導入すると、今まで使っている電力メーターとは別に、専用のメーターが設置されます。このメーターによって電気を買ったり売ったりするやり取りが自動的に行われます。

メリット	デメリット
一般住宅にも設置可能	一般住宅に設置するにはコストが高い
二酸化炭素を排出しない	天候によって発電量が大きく変わる
再生可能エネルギーである	太陽の出ていない夜間はほぼ発電できない
故障しにくいためメンテナンスが簡単	メガソーラーは設置先地域の雇用を生まず、経済効果も限られる
補助金制度や固定価格買取制度が設けられている	遊休地活用には効果的だが、メガソーラーを設置するために自然破壊が起きる可能性がある
もっと詳しく：太陽光発電のメリット・長所	もっと詳しく：太陽光発電のデメリット・問題点・危険性

設置導入の手順

家庭用太陽光発電システムの設置導入の流れをご紹介しています。契約する施工会社によって小さな違いはあるかもしれませんが、基本的にはこちらの通りの手順で設置導入が進められていきます。

見積もりを依頼する

まず最初に太陽光発電システムを設置導入するにあたって、実際どの程度の費用がかかるのか見積もりを出してもらいましょう。複数業者の見積もりをしてくれる無料一括見積もりサイトを活用するのも便利でお勧めです。

担当者が現地調査・カウンセリングに訪れる

見積もりを受けたら、各社の担当者と連絡を取り、現地調査の日程を決めます。その後、決まった日程に担当者が自宅へ訪れます。

見積もりで出た数字は概算ですので、ここで担当者から詳細な見積もりを聞いておきましょう。また、分からないことや気になることはなんでもズバズバと質問するようにしましょう。

提案を受ける

現地調査・カウンセリングの結果をもとに、担当者が最適なプランを提案します。プランは一つだけのこともありますし、複数プランを提案してくれることもあります。

単純にお金だけの問題ではなく、担当者との相性やアフターケア・メンテナンスなど様々な角度から比較検討するようにしましょう。

契約をする

設置導入をお願いする決心がついたら契約に進みます。費用の確定・工事日程のスケジュール調整・補助金制度使用の有無・ソーラーローン使用の有無などといった項目を決定していきます。

取り付け工事を行う

契約が済んだら、工事日程の通りに取り付け作業が始まります。太陽電池モジュールなどの機器を取り付ける機器設置工事と、取りつけた機器の電気配線を行う電気配線工事が行われます。

一般的に工事は1日で終わりますが、オール電化システムも同時に取り入れる場合は2日かかることもあります。

太陽光発電の主なメーカー

大手家電メーカーを中心に多くの企業がシステムの販売を行っています。その中でも特に有名なメーカーを以下にいくつかご紹介します。

メーカー	商品名
パナソニック	「住宅用太陽光発電システム」 パナソニック製の太陽光発電システムです。日本だけではなくイタリアやフランスやドイツなどへも納入しています。同社では松下電器産業時代の1975年から太陽電池の研究開発を行っています。
シャープ	「サンビスタ」 シャープ製の太陽光発電システムです。液晶テレビを始めとした家電が有名なメーカーですが、太陽光発電市場でも高いシェアを誇ります。1959年から太陽電池の研究に取り組んでいて、歴史も長いです。
京セラ	「太陽光発電」 京セラ製の太陽光発電システムです。太陽電池の性能はもちろんですが、サポートが充実していることでも知られています。落雷や台風などといった自然災害でも保証期間内ならちゃんと保証してくれます。
三菱電機	「三菱住宅用太陽光発電システム」 三菱電機製の太陽光発電システムです。発電量と耐久性を掛け合わせた生涯発電力という点に着目して、開発を行っています。電力変換効率や自然災害に対する耐久性は業界トップクラスです。
東芝	「住宅用太陽光発電システム」 東芝製の太陽光発電システムです。京セラと同様に特にブランド名は設けられていません。10年間は無償の保証制度を利用できるほか、有償にはなりますが15年や20年の保証制度も準備されています。
ソーラーフロンティア	「住宅用太陽光発電システム」 ソーラーフロンティア製の太陽光発電システムです。広く用いられている結晶型というタイプの太陽電池ではなく、CIS太陽電池というものを採用しています。大規模な産業用やメガソーラーも手掛けています。

家庭用太陽光発電と産業用太陽光発電（メガソーラー）の違い

ソーラーパネルを何枚も並べた大規模な太陽光発電システムのことを産業用太陽光発電と言います。さらに、その中でも出力が1,000kW（1MW＝1メガワット）を超えるものに関してはメガソーラーとも呼ばれています。

電力会社だけではなく、一般事業者や自治体などもこのような発電設備を保有しています。

既にご自宅に太陽光発電システムを導入されている方も増えてきているうえ、ソーラーパネルのメーカーも積極的にPR活動をしてきましたが、家庭用製品はどうしても設置するパネルの枚数が少ないです。

屋根の広さによっても異なりますが、一般的には十数枚から三十数枚程度となっています。

それに比べて産業用の場合は設置面積も広いですので、ソーラーパネルの枚数も桁違いに多くなります。商業施設や工場などでは百枚単位で設置されていますし、メガソーラーの規模になると数千枚から数万枚ものソーラーパネルが設置されます。

太陽電池の種類

ソーラーパネルを外からぱっと見たときにはどれも同じに見えますが、実はこの太陽電池にも複数の種類があります。

大きく分けると「シリコン系」と「化合物系」の2つに分けることができるのですが、更にそこから細かく分類されていますので、それぞれ簡単にご紹介したいと思います。

単結晶シリコン

高純度シリコン単結晶ウエハを半導体基板として利用しています。最も長い歴史を持っていて、変換効率・信頼性ともにとても高いです。地上で使われているのは当たり前ですが、なんと宇宙でも使われています。

多結晶シリコン

結晶の粒径が数ミリ程度の多結晶シリコンを利用しています。この多結晶シリコンと前述の単結晶シリコンが、現在、最もたくさん生産されているタイプとなります。大量生産に優れていて、コストと性能のバランスから現在の主流となっています。

アモルファスシリコン

薄膜状のアモルファスシリコンを利用しています。太陽光だけではなく蛍光灯の下でもよく使えるのが特徴で、一昔前の電卓によく使われていました。

太陽光の元だと劣化しやすく、もともとは室内用途に適していましたが、近年の技術の進歩によって寿命が延び、屋外用にも使われるようになっています。

単結晶化合物

単結晶のGaAs（ヒ化ガリウム）を利用しています。変換効率・信頼性ともに抜群ですが、とても高価です。特に高い変換効率が必要となる人工衛星などの特殊用途に使われているものがほとんどです。

多結晶化合物

CIS系（カルコパイライト系）太陽電池や、Cu2ZnSnS4（CZTS）太陽電池がこの分類に入ります。

次世代型と言われており、現在はまだ主流ではないものの、研究開発が進められ、近年中には大量生産が開始されるのではないかと言われています。用途や使用方法もフレキシブルに対応できるのが特徴です。

日本の太陽光発電と世界の太陽光発電

日本と世界の太陽光発電に関するトピックを扱っているページです。世界と比較して日本はどのような点が異なっているのか、また太陽光発電の世界シェア・割合はどの程度なのか、などといったテーマを取り扱っています。日本以外の国でも売電制度が設けられているので、世界的にもここ数年は急増中です。

日本の太陽光発電

日本の太陽光発電は1970年代から始まっていて、その当時から2000年頃までは世界一の太陽電池生産量と導入量を誇っていました。ヨーロッパ全体よりも日本の方が発電量が多かったと言うほどです。

2004年頃には世界に流通している約半分の太陽電池を生産していましたが、以降年々シェアの低下が進み、現在ではなんと1％ほどになっています。ちなみに、日本の主な太陽光発電メーカーにはパナソニック・シャープ・京セラなどがあります。

ただ、日本の一般家庭への普及はここ数年で進んでます。電力会社による余剰電力買い取り制度や、国・地方自治体の補助金制度などが整備されたことによって、一般消費者が自宅にシステムを導入することへの障壁が低くなったからです。

電力料金や設備価格によっても異なりますが、システム導入費用を回収するにはだいたい15年～40年ほどかかると言われています。

世界の太陽光発電

環境に優しいクリーンエネルギーで、かつ再生可能エネルギーである太陽光発電は、世界的に見てもここ数年でどんどんと普及が進んでいます。

固定価格買取制度（フィードインタリフ制度）によって法的に電力の買い取り価格を保証する国が増えてきていることも非常に大きな要因です。

固定価格買取制度には、電力の買い取り価格が長期にわたって保証されるというメリットがあります。電力会社もメーカーも投資のリスクが小さくなるため、初期投資が投資額の大半となる太陽光発電や風力発電・地熱発電などにおいては、生産コストを下げる効果もあります。

これによって大企業だけではなく中小企業も巻き込んで、産業の競争力を高めることができます。日本の太陽電池シェアが2000年より低下を続けているのは、日本以外の多くの国で固定価格買い取り制度が導入されているからという見方もできます。

今後も太陽光発電の市場規模は拡大が予測されていて、まだまだこれからも総発電量に対する太陽光発電のシェアは高くなっていきそうです。

賛成派と反対派

太陽光発電に関しては、環境に優しい自然エネルギーということもあって、特に目立った賛成派と反対派の対立は見られません。ただ、太陽光発電にもデメリットや問題点がないわけではありませんので、簡単にまとめてみました。

賛成の声・反対の声も以下の各ページからお読み頂けます。

• 太陽光発電のメリット・長所
• 太陽光発電のデメリット・問題点・危険性

太陽光発電所の見学レポート～あいち臨空新エネルギー実証研究エリア～

あいち臨空新エネルギー実証研究エリア（現在は閉業）にある、4つの異なる太陽光発電設備を見学してきました！

多結晶シリコン型太陽光発電

こちらは現在の主流となっているタイプのものです。一般住宅にも取り付けられています。変換効率があまり良くない一方で、安価で制作できるというメリットがあります。京セラやシャープや三菱電機などが主な国産メーカーとして知られています。

遮熱ネットを利用した実証実験

ソーラーパネル（太陽電池）はパネルの表面温度が1℃上昇すると、発電効率や0.5％ほど低下すると言われていて、そのため特に夏場は効率が落ちやすくなってしまいます。

そこでこちらでは遮熱ネットをパネルの上に設置することによって、パネルの表面温度を下げるという取り組みを行っています。

「あいち産業科学技術総合センター」と「三河繊維技術センター」が共同で研究を行っていて、写真のように一部のパネルの上に遮熱ネットが設置されています。

保水セラミックスを用いた実証実験

前述の遮熱ネットと同様に、ソーラーパネルの温度を下げるための実証実験です。

写真のように保水セラミックスをパネルの裏に設置して、パネルの温度が上昇するとスプリンクラーで散水して、セラミックスに保水させます。この水が蒸発する際に気化熱奪うという性質を利用して、パネルを冷却するという仕組みです。

こちらはLIXIL社が実証研究を行っていて、詳しい説明などは「新エネルギー体験館」の中で読むことができます。後半の2枚の写真がそちらの写真となります。

アモルファスシリコン型太陽光発電

アモルファスシリコン系と書くと難しく感じますが、実は普段から私たちの日常生活で用いられています。電卓や時計などに設置されているタイプのものです。

多結晶型と比べると変換効率はかなり劣っていますが、量産しやすいという特徴があります。国内メーカーだとカネカや三菱重工業が有名です。

単結晶シリコン型両面受光太陽光発電

前述の多結晶系とアモルファスシリコン系は同じ場所にありますが、こちらは駐車場を挟んだに設置されています。

写真のように縦にソーラーパネルを設置することによって、両面から太陽光を受けることができるという特徴があります。街灯に設置されていることが多いです。主な国産メーカーはシャープや三洋電機などです。

集光型太陽光発電プラント

太陽光発電に関しての目玉施設となっているのが、こちらの集光型太陽光発電プラントです。写真の通り、太陽光発電を行っていると言われないと、何をしている施設なのかよく分からないような形をしています。

パネルを支えている柱の部分が可動式になっていて、太陽の動きに合わせて自動でパネルの向きや角度を変えることができるという優れものです。高い変換効率が特徴で、一般的なパネルの2倍程度の能力があります。

新エネ体験館での解説

集光型太陽光発電プラントの実証研究を行っているのは大同特殊鋼社です。あいち臨空新エネルギー実証研究エリア内にある新エネ体験館の中に同社のブースが用意されていて、こちらで詳しい解説を読むことができます。

パネルに採用されているレンズ状のもの（セル）に触れたり、側面に設けられている穴から内部を覗いたりすることもできます。

太陽光発電所の見学レポート～東京ガス アースポート～

アースポートは神奈川県横浜市にある東京ガスのビルです。東京ガス港北NTビルが正式名称ですが、アースポートと呼ばれたり表記されたりすることが多いです。

アースポートでは、省エネや自然エネルギーを利用して、ビル内の一次エネルギー（火力発電や原子力発電による電力）使用量をゼロにする「ZEB化」を目指しているため、様々な発電設備や省エネ設備が設けられています。

太陽光発電

アースポートでは写真のように建物の上部側面にソーラーパネルが設置されています。ソーラーパネルというと屋上や屋根の上に設置することが多いですが、アースポートでは屋上にはまた別の設備が設けられているのです。

東京ガスのロゴと同じ高さにある黒い部分が全てソーラーパネルです。

太陽熱発電

今度は屋上へと向かいます。屋上へと向かう階段が下まで透けて見える鉄の網のようになっていて、なかなかスリルがありました…。

屋上には太陽熱集熱器が60枚設置されています。真空のガラス管の1本1本に水が入った集熱管が通っていて、そこで熱を集めて熱源として利用するという仕組みです。

太陽熱発電を見学できる施設は珍しいです。

ガラス管は直接手で触れても熱くはありません。

その他の設備

太陽熱集熱器が設置されている下のフロアには、蓄電池や熱電併給型GHPチラーやソーラー吸収冷温水器などといった設備が設けられています。

このような形で様々な設備が集まっています。

先ほどご紹介した太陽熱集熱器の裏側も見ることができます。

モニター・計器類もずらりと並んでいます。

各種設備についても簡単に解説されています。

太陽光発電と太陽熱発電の解説。

リアルタイムの発電量と集熱量も測定掲示されています。

省エネの最先端を行く建物の証。

日本のメガソーラー一覧

一般家庭において太陽光発電システムを設置するというケースばかりが注目されがちですが、実は太陽光を利用した大規模な発電所も全国各地に設けられています。

中でも1メガワット（1MW）以上の出力を持った太陽光発電所を「メガソーラー」と言います。そこで、こちらではそんなメガソーラーをまとめてみました。

節電やエコなエネルギーに注目が集まっているので、これからはもっと数が増えていくのではないかと思います。

北海道

北海道には北海道電力が運営している施設が1つ、そして稚内市が運営している施設も1つあります。また、こちらのページでは民間企業の発電施設は掲載しておりませんが、ソフトバンクが帯広競輪場に設置しています。

名称	所在地	運営企業
伊達ソーラー発電所	北海道伊達市	北海道電力
稚内メガソーラー発電所	北海道稚内市	稚内市

東北地方

青森県・宮城県・福島県にそれぞれ設置されています。まだ運転が開始されていないものも含まれますが、こちらのページでは設置計画が公式に発表されているものに関しては全て掲載しております。

名称	所在地	運営企業
八戸太陽光発電所	青森県八戸市	東北電力
仙台太陽光発電所	宮城県宮城郡	東北電力
原町太陽光発電所	福島県南相馬市	東北電力

関東地方

東京電力の施設と埼玉県が管理している施設がそれぞれ2つずつあります。

また、こちらでは掲載しておりませんが民間企業運営のものとして、日本空港ビルデングの「羽田空港旅客ターミナルビル」や、羽田太陽光発電株式会社の「東京国際エアカーゴターミナル太陽光発電所」などもあります。

名称	所在地	運営企業
浮島太陽光発電所	神奈川県川崎市	東京電力
扇島太陽光発電所	神奈川県川崎市	東京電力
おおたメガソーラー	群馬県太田市	太田市
行田浄水場	埼玉県行田市	埼玉県

中部地方

広い面積を持っている中部地方には数多くの施設が存在しています。現在計画中のものも多く含まれていますが、北陸電力と中部電力はかなり力を入れて推進している様子がうかがえます。東京電力や関西電力の施設もあります。

名称	所在地	運営企業
米倉山太陽光発電所	山梨県甲府市	東京電力
北杜サイト太陽光発電所	山梨県北杜市	北杜市
メガソーラーたけとよ発電所	愛知県知多郡	中部電力
メガソーラーしみず発電所	静岡県静岡市	中部電力
メガソーラーいいだ発電所	長野県飯田市	中部電力
新潟東部太陽光発電所	新潟県阿賀野市	新潟県
新潟雪国型メガソーラー	新潟県新潟市	新潟県・昭和シェル石油
志賀太陽光発電所	石川県志賀町	北陸電力
珠洲太陽光発電所	石川県珠洲市	北陸電力
富山太陽光発電所	富山県富山市	北陸電力
三国太陽光発電所	福井県坂井市	北陸電力
おおい町	福井県大飯郡	関西電力
高浜町	福井県大飯郡	関西電力

近畿地方

大阪と兵庫にそれぞれ2つずつ施設が設置されています。前者は関西電力が、後者は兵庫県がそれぞれ管理しています。また、株式会社大林組の自社物流倉庫「久御山物流センター」にも設置されるという発表がありました。

名称	所在地	運営企業
堺太陽光発電所	大阪府堺市	関西電力
グリーンフロント堺	大阪府堺市	関西電力
あわじメガソーラー1	兵庫県淡路市	兵庫県
布施畑環境センター	兵庫県神戸市	神戸市

中国・四国地方

中国地方と四国地方にそれぞれ1つずつあります。以下の通り、いずれも電力会社の施設です。一般企業運営のものとしては、広島県の「県営竹原工業・流通団地」や徳島県の「阿南市」への設置導入が発表されています。

名称	所在地	運営企業
福山太陽光発電所	広島県福山市	中国電力
松山太陽光発電所	愛媛県松山市	四国電力

九州地方

「太陽さんさん」というイメージのある九州地方には意外と施設がそれほどありません。ただ、民間企業のソーラーフロンティアが運営している「宮崎ソーラーパーク」と「国富メガソーラ」が宮崎県にあります。

名称	所在地	運営企業
メガソーラー大牟田発電所	福岡県大牟田市	九州電力
宮古島市	沖縄県宮古島市	沖縄電力
名護市	沖縄県名護市	沖縄電力