大気汚染など環境問題により、太陽光発電、風力発電などを中心に話題の中心になっていますが、太陽光発電方法などについてまだまだ疑問があると感じた方が多いと思います。そこで、この記事では、ソーラーパネルによる発電方法などについて解説していきます。
ソーラーパネルとは
ソーラーパネルとは太陽光で発電を行うためのパネルというものです。太陽光パネルや太陽電池板、太陽電池モジュールとも呼ばれています。近年は家庭用から産業用まで幅広く使用されています。
なお、太陽電池の最小単位は「セル」であり、複数のセルを組み合わせてパネル状に作成されたものは「モジュール」/「ソーラーパネル」であり、アレイが設置されて1つにまとまった構成単位です。
ソーラーパネルの種類
太陽光パネルは「シリコン系」と「化合物系」、「有機系」といった3つの種類大きく分けられています。
化合物系パネルは銅、インジウム、ガリウム、セレンを原料とするパネルであり、発電効率は比較的低いものの、製造に必要な資源消費が少なく、安定している発電量維持可能で(気温や天候の影響を受けにくい)、今後市場量産化が期待されています。
有機系パネルは有機物を用いる太陽電池であり、次世代太陽光発電システムの主力の一つとされていますが、今のところはまだ開発途上にあり、軽量で柔軟性が高いパネルになる可能性が大きいです。
シリコン系パネルは半導体のシリコンを太陽電池板の材料として、現在は最も普及されています。シリコン系は主に「単結晶シリコン」「多結晶シリコン」「薄型シリコン」および「単結晶ハイブリッド型」に四つ分類できます。
多く生産されている太陽電池としての「単結晶シリコン」と「多結晶シリコン」の違いにつきましては、「単結晶シリコン」ソーラーパネルは、電子が動き回る表面積が大きくて、比較的に発電効率化に役立ち一方で、通常より高価であるため、住宅用としての主力ソーラーパネルの商品です。「多結晶シリコン」はコストが安いため、日本でも、世界でも、産業用として最も広く生産されています。
ソーラーパネルの仕組み
一般的なシリコン系太陽電池は、特性の異なるn型半導体とp型半導体という、導線によって結ばれた2種類の半導体を張り合わせて作成されています。ソーラーパネルに太陽光が照射すると、n型半導体にはマイナスの電気を帯びた「電子」、p型半導体にはプラスの電気を帯びた「正孔」が集まり、プラス極とマイナス極が形成されて、乾電池と同じように、2つの電極に導線をつなげば電子が正孔のほうに移動して電気の流れが生じされています。太陽光から電流に変換するこういった現象は「光起電力効果」と呼ばれています。
太陽光発電の流れ
太陽電池で太陽光エネルギーを直流電流に変換する
前述のように、太陽電池は光エネルギーを使用可能な電気エネルギーに変換する役割を担っています。 この時の電流出力は直流です。
パワーコンディショナーで直流 (DC) を交流 (AC) に変換する
太陽電池より発電されている電気は直流であり、そのままで家庭で使用することができません。そのため、電気を直流から交流に変換する「パワーコンディショナー」という機器を設置する必要があります。
AC交流出力で電化製品に給電する
変換したAC電気を家庭内で振り分けるための「分電盤」で、直流 (DC) を交流 (AC) に変換可能で、エアコン、調理器などほとんどの家庭用電化製品に電力を供給できます。
余剰売電タイプ
太陽光発電の余剰売電タイプとは、余った電力を電気会社に販売するということです。電力消費量の少ない家庭では、太陽光は生じている電気が通常の家庭生活のニーズを満たすだけでなく、日本の補助制度である「FIT制度」と「FIP制度」を活用し、余剰売電タイプに対応可能です。これにより、家族の経済的負担をある程度軽減することもできます。
太陽光発電効率に影響を与える要因
【自然環境】
屋外では太陽光発電が必要なため、その日の天候に左右されてしまいます。晴れた日の場合、日射量が多く、発電量も多いでありますが、曇りや雨の日など場合は、太陽光の照射強度が顕著に低下し、パネルの太陽光吸収量が減少し、発電量も少なくなります。
【パネル表面の汚れ】
ソーラーパネルはアウトドアに設置する必要があるため、砂、ほこり、落ち葉などが付着する可能性が高くなります。一旦汚れまたは影がかかった場合は電流が流れにくくなり、発電効率が5%～10%ほど低下しているため、ソーラーパネルの表面をきれいに保つことが非常に重要であり、表面が汚れたら、乾いた雑巾で直ちに拭き取ってください。
【ソーラーパネルの設置角度】
晴れた日でも、太陽の向きは時々刻々と変化し、太陽光のエネルギーも変わります。したがって、太陽エネルギーの変換効率を最大化するために、太陽の位置に応じて、真正面にソーラーパネルの置きを調整しておく必要があります。
【パネル本体の温度】
温度が高いほど発電効率が高いと誤解している方も多いのではないでしょうか。実はシリコン結晶系ソーラーパネルの温度係数は-0.45%/℃ぐらいとなっており、外部環境温度の上昇や動作時のソーラーパネルが発熱するごとに出力が0.45%低下するということで、盛夏などパネルが高温となる季節は反って発電効率が低下する傾向になっています。一般的には太陽光パネルをもっとも効率よく電気を生み出す温度は25度（パネルの表面温度）ぐらいです。
ソーラーパネルのおすすめ
この記事を読んだ後、ソーラーパネルを入手するのに最適なブランドをお探しですか? ここであなたに朗報です！
DaranEner ブランドには、2+3年間の保証が付いた最高のポータブルソーラーパネルがあります。ソーラーパネルの出力が高いほど発電効率が上がります。ニーズに合わせて適切なソーラーパネルを選択すればよいでしょう。
DaranEner ソーラーパネル100W
DaranEner ソーラーパネル200W
DaranEner ソーラーパネル300W