太陽光発電の優良業者ランキング【長崎編】

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変換効率とは

太陽光発電は光エネルギーを電気エネルギーに直接変換します。この光電変換効率を略して変換効率と呼んでいます。照射された太陽光エネルギーのうち、何%を電力に変換できるかを、変換効率という値で表しているのです。

太陽光発電の交換効率について

変換効率の目安

太陽光発電システムの通常の変換効率は15~20%程度です。太陽光発電の種類によって数値は異なりますが、その数値が高いほど小スペースでたくさん発電しやすいということになります。変換効率によって補助金も設定されているため、太陽光発電システム導入にあたって変換効率で選ぶ際は基準値を目安にすると良いでしょう。[注1]

売電収入に与える影響は?

太陽光発電システム導入の際、変換効率が売電収入に与える影響を考慮する必要があります。変換効率の高いシステムを導入したいのは、使える土地の大きさが決まっているケースです。土地の広さが限られる場合、変換効率が高いパネルを使うことで狭い面積でもより多く発電でき、収入も増えます。

ただし、変換効率だけでシステムを比較してはいけません。実際の発電量は他の要因にも左右されるもの。変換効率が高いほど、売電収入が大きくなるわけではないと覚えておきましょう。

「変換効率」の種類

「変換効率」と呼ばれる数値にはいくつか種類があります。変換効率を比較して太陽光発電システムを選ぶ際、商品それぞれが異なる変換効率を指していることもあるため、数値の比較には注意が必要です。

セル変換効率

セル変換効率とは、太陽電池セル1枚あたりの変換効率のこと。1枚の太陽電池モジュールは何枚ものセルから作られており、セルとセルは導線でつながれている状態です。そのため、一般的に電気抵抗の影響で、モジュールの変換効率よりもセル変換効率のほうが高くなります。このセル変換効率を表示して、「高効率太陽電池」をうたう商品もあるようです。基本的にはメーカーの発表などで用いられる数値であり、メーカー同士の比較にはあまり使われません。

モジュール変換効率

太陽光発電パネルの変換効率を比較する場合に多く使われるのが、モジュール変換効率です。比較する際には、セル変換効率と混同しないようにしましょう。なかにはあえてセル変換効率と混同させようとする書き方や、ふたつを区別できていないセールスを行うメーカーもあるため注意が必要です。モジュール変換効率は一般的には10~20%程度。20%を超えるものは高いレベルと言えるでしょう。

パワコン変換効率

パワーコンディショナーの変換効率についても考える必要があります。パワコン変換効率とは、太陽電池モジュールで光エネルギーから発電された電気を利用できるように変換する効率のことです。

太陽光発電システムでは光エネルギーを電力に変えますが、パネルで発電された電気は「直流電流」と言い、そのまま住宅で使用することはできません。そこで、直流から住宅で使える交流に変換するために必要なのがパワーコンディショナー。パワコン変換効率が高いほど変換時のロスが少ないため、多くの電気を使用することが可能です。パワコン変換効率は一般的に95%程度ですが、回線数が限られた集中型パワコンでは98%前後のものもあります。

実効変換効率と真性変換効率

太陽光発電システムの変換効率は、部位による違い(セル・モジュール・パワコン)の他に、実効変換効率と真性変換効率で表されることもあります。それぞれの特徴や使われている場面を見ていきましょう。

実効変換効率

実効変換効率は「太陽光発電システムの変換効率」として比較・提案される際に一般的に使われるもの。私たちが変換効率という言葉を聞くときには、この実行変換効率を指していることがほとんどです。実効変換効率は以下の計算式で示すことができます。

実効変換効率=Pmax/At×G
At:太陽電池セル・モジュールの全面積
Pmax:最大出力
G:放射照度

真性変換効率とは計算する際の面積の取り方が違い、電極などを含む太陽電池セル・モジュールの全面積で計算します。

真性変換効率

真性変換効率は、通常の太陽光発電システムの比較ではあまり使われず、どちらかと言えば太陽電池素子自体の評価のために用いる数値です。その他、固定買取価格制度の申請時にも使われます。[注2]真性変換効率は以下の式で求めることが可能です。

真性変換効率=Pmax/At×G
At:太陽電池セル・モジュールの面積
Pmax:最大出力
G:放射照度

実効変換効率とは違い、太陽電池セル・モジュールの面積が電極などを除く光電効果のある部分のみで計算されます。

素材による違い

太陽電池モジュールにはいろいろな素材があり、素材によっても変換効率は異なります。また、変換効率だけでなく導入コストなども違うため、導入時にはそれぞれの特色を比較して選択することが大切です。

シリコン系

シリコン系の太陽電池モジュールは現在の太陽光発電システムの多くを占めており、実績も優れたものです。最初に開発された太陽電池は単結晶シリコン太陽電池であり、変換効率も優れています。コストが高いデメリットがありましたが、これを抑えたものが多結晶シリコンの太陽電池です。

変換効率としては単結晶系シリコンは15~19%、多結晶シリコンは12~17%程度です。ただし、メーカーによっても変わります。

化合物系(CIS系)

化合物系太陽電池には「CIS系」と「III-V族」があります。「CIS系」は薄くて設計の自由度が高く、低コストであることが特徴です。厚みは結晶シリコン系が150~200マイクロメートルであるのに対して、2~3マイクロメートル。厚みにかなりの差があることが分かります。「III-V族」はガリウムやインジウムなどの原料を使用していることが特徴です。異なる原料の層を構成できるため、高い変換効率を実現しています。

今後はさらに変換効率がアップ?

太陽光パネルは現在も進化を続けています。太陽光発電システムの発展、導入の増加とともに、変換効率の良いシステム、ソーラーパネルも増えていき、これまでの変換効率以上のものも出てくるかもしれません。

シリコン系(CIS系)

結晶シリコン系の太陽電池は、長く利用されてきた素材であるとともに、実績にも優れているものです。加えて、より高性能なものを作ろうとする研究は現在も続けられており、今後の進化が期待されています。じつは、結晶シリコン系太陽電池で世界最高性能を持っているのは日本企業。セル変換効率は26.6%、モジュール変換効率は24.4パーセントを達成し、世界をリードしています。

化合物系

新しいタイプとして注目が集まっている化合物系の太陽電池は、変換効率の進化も急速に進んでいます。CIS系太陽電池では、ドイツがセル単位で22.6%の最高効率を達成。また、複数の層で作られて多くの光を電気に変換できるとされるIII-V族に関しては、日本企業がセル変換効率37.9%、モジュール変換効率31.7%の最高値を出しました。理論的には、60%以上の変換効率も不可能ではないと考えられているようです。

新型太陽電池

既存の太陽電池モジュールの進化だけでなく、近年登場したばかりの太陽電池にも期待が高まっています。たとえば2009年に日本で開発された、塗るタイプの太陽電池「ぺロブスカイト太陽電池」です。塗るだけの新型太陽電池は、コストパフォーマンスに優れ、曲面でも使えるといったメリットがあります。

まだ研究段階ではあるものの、日々開発が進められており、実用化すれば太陽光発電の用途は大きく広がるでしょう。将来的にはあらゆるものに太陽電池が設置できるようになる可能性もあります。

日本企業では世界に先駆けてこの研究を進め、現時点でのモジュール変換効率は10%~12%に到達。今後も研究は続いていくため、変換効率のアップが期待できるでしょう。[注3]

太陽電池の変換効率は慎重に判断を

太陽電池の変換効率だけが、太陽光発電の善し悪しを左右するということはありません。しかし発電量に影響することは確かであり、慎重に比較検討したいもの。変換効率をもとにメーカーや商品を選ぶ際には、同じ種類の変換効率をチェックして、正確に判断する必要があります。素材やメーカーによる数値差を比べつつ、それ以外の面も合わせてトータルで満足のいくシステムを導入しましょう。

[注1]環境省:(案)【H28版】エコリース実施要領(2017年12月24日)[PDF]
[注2]資源エネルギー庁:なっとく!再生可能エネルギー固定価格買取制度(2017年12月24日) [注3]資源エネルギー庁:変換効率37%も達成!「太陽光発電」はどこまで進化した? (2017年12月24日)

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