太陽光発電の仕組みと種類

まずは「仕組みと種類」と題して、太陽光発電に関する基礎的な情報をご紹介します。太陽光発電はどのようにして電力を生み出しているのか、その仕組みを簡単に解説しています。また、太陽光発電に用いられる太陽電池(ソーラーパネル)には複数の種類がありますので、そちらについても触れています。

仕組み

産業用のメガソーラー家庭用ソーラーパネルも、基本的な発電の仕組みは同じですので、こちらではより身近な家庭用ソーラーパネルによる太陽光発電の仕組みを簡単にご紹介したいと思います。他の発電方式と比べると発電の仕組みは単純です。

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が、ここ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。

その「交流電力」は次に屋内分電盤(ブレーカー)に行きます。このブレーカーを通じて屋内の各所に電気を送ります。これだけです。本当に簡単ではありますが、これが太陽光発電の仕組みです。

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。

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