ソーラーパネルって何？知っておきたい太陽光発電の仕組みと基本情報を詳しく解説！

このサイトでは、ソーラーパネルについての知って得する情報を掲載しています。
発電はどのように行われるのかなどの基礎知識から、設置する枚数はどのように求められるのか、日射量と発電量にどのような関係があるのかなどの実際に発電を始めるにあたって大切な知識まで紹介しています。
このサイトを見れば、太陽光発電をより計画的かつ効率的にスタートさせることができるでしょう。

ソーラーパネルって何？知っておきたい太陽光発電の仕組みと基本情報を詳しく解説！

ソーラーパネルを使用した太陽光発電は、どのように行われているのでしょうか。
ソーラーパネルには、シリコン半導体というものが含まれています。
このシリコン半導体には、ある特徴があります。
それは、「光が当たると電気が発生する」というものです。
この仕組みを利用して、ソーラーパネルは太陽からやってきた光を光エネルギーとして受け、電気エネルギーに変換しています。
ただここで発生した電気はまだ直流の電流であり、家庭で使用するために交流電流にする必要がありますが、これにはまた別の機器を使用します。

太陽光発電を導入するメリットとソーラーパネルの役割

太陽光発電を導入するメリットですが、ソーラーパネルによって太陽光を受け、電気を生み出せます。
この電気は家庭内で普通に利用することができますので、発電した分については電力会社から購入する必要がありません。
それだけ電気料金が安くなるのが最も重要で分かりやすい利点となります。
ソーラーパネルは太陽光を面で受け、光のエネルギーを電気エネルギーに変換する役目を持っています。
なお、パネルの面積や天候などにも左右されますが、真夏の日中など強い光が当たる場合には家庭内で利用する以上の電気を生み出すこともあるかもしれません。
こういう場合、余った電気は無駄に捨ててしまうのではなくて電力会社に売ることができますし、パネルとは別に蓄電池を導入し、一旦そこに蓄えておいて夜間などソーラーでは発電できない時間帯に自分たちで消費する方法もあります。
売却するよりも自家消費するほうがコスト的にはメリットがあるケースが多いです。

ソーラーパネルでなぜ発電できるのか

クリーンなエネルギーの代表格ソーラーパネルとは、どういった仕組みで発電されるのか解説していきます。
ソーラーパネルとは太陽の光を利用して発電していく仕組みです。
太陽電池というものを使用して電力を創り出していくのです。
電力を蓄える一般的な電池ではなく、太陽光エネルギーを電気に変化させる機械を搭載しています。
光が当たると光電効果と呼ばれる効果があり、2種類の半導体を貼り合わせて作られていくのです。
電極が反応すると電子が導線に伝わって移動する仕組みとなっており、太陽光の電気を発生させます。
電池の最小単位は「セル」で、複数のセルを合わせることでモジュールと呼ばれます。
モジュールでの電力は、最大出力250Wほどです。
これはあくまで目安で、季節や地域、種類などで電力は変わってくるため注意が必要といえます。
近年性能もあがっており、値段も安く性能も良いです。
クリーンな電力に切り替えるチャンスといえるかもしれません。

ソーラーパネルの発電量の求め方

ソーラーパネルを設置する場合、具体的にどれくらいの発電量になるのかは誰しも気になるところです。
これはかなり難しい問題なのですが、少なくともソーラーパネルの技術は年々進歩しており、エネルギー変換効率が向上していることは間違いありません。
物理学の基本的な法則として、無からエネルギーが生み出されるようなことはありませんので、いくら技術が進歩したところで、入射する太陽光のエネルギーよりも大きなエネルギーの電気が発生することもないわけです。
つまり変換効率は100％が最大値で、それを超えることは物理的にあり得ません。
ただし現実問題を言えば、では90％とか95％といった数字になっているかというと決してそんなことはなく、相当に理想的な環境でも30％あたりの数字に留まっています。
しかもこれは理想的な環境での話であり、天気が悪いとかスモッグが出ている、あるいはそもそも入射光が垂直になるようにパネルを設置できないようなことが普通に起こります。

ソーラーパネルの素材で変わるエネルギー交換効率

ソーラーパネルの素材は、大きく分けて「シリコン系」「化合物系」「有機物系」「量子ドット系」の4種類があり、さらにシリコン系の中でも単結晶のソーラーパネルは最も歴史があり、他の素材と比べて変換効率が高く安定性と信頼性が高いので世界中で生産されていますが、コストが高いことがデメリットとなっています。
同じシリコン系でも多結晶のパネルは、単結晶のコストを下げるために開発されたパネルで、単結晶より変換効率は落ちるもののコストとのバランスが良いです。
さらにコストを下げたアモルファスシリコンは高温環境でも出力低下が少なく、面積の大きなソーラーパネルの作成が容易です。
単結晶とアモルファスを組み合わせて双方の良いとこどりをしたハイブリッドは、高効率で高温環境でも出力低下を抑えていることが特徴となっており、日照量の多い場所向きです。
また、化合物系に属するCISは銅、インジウム、セレンを原料となっており、シリコン系より天候に左右されにくく低コストで設置できるためこれから主流になると見込まれています。
同じく化合物系のCdTeは海外で多用されています。
現在は国内生産はないのですが、製造コストが安いことと薄膜化により資源の有効活用できることがメリットです。

経年劣化によるソーラーパネルの発電量の低下はどのくらい

ソーラーパネルも実は経年劣化が起こります。ソーラーパネル自体は別にモーターなどの可動部分を持っているわけではありませんが、屋外に設置されるわけですのでそれなりに過酷な環境にあります。
夏の猛暑があったり冬には積雪もあるかもしれません。煤塵もあるでしょうし、台風にさらされるとか、当たり前のことですが日光に含まれる紫外線も劣化の理由になります。
このような理由から、たとえ定期的な清掃などのメンテナンスをしっかりと行っていたとしても劣化を完全に避けるようなことは不可能で、条件が同じであっても年を追うごとに発電量は下がっていくものと考えておいたほうが良いです。
10年で10％程度は下がるというのが平均的なところかもしれません。ソーラーパネルは家庭用に大規模に導入されるようになってまだ何十年も経過しているわけではありませんし、また技術は年々進歩していますのであくまで一つの目安くらいに思っておいたほうが良いです。

ソーラーパネルの設置でどの程度光熱費が節約できるようになるか

ソーラーパネルの設置でどれくらい光熱費が節約できるようになるかは、当然のことですが発電量に大きく左右されます。
発電量が多ければ多いほど、少なくともその分は電力会社から電気を買わずに済むことになりますし、もし余った分があれば売電の形で電力会社に売ることもできますので、差し引きでより電気代の節約につながります。
発電量はソーラーパネルの大きさに最も関係しますが、大きさが同じであれば常に発電量も一緒とは限りません。その地方の天候にも左右されますし、屋根の傾きなど、パネルを設置する角度にも影響されるからです。
発電量が仮に同じであったとしても電気代の節約分が同じになるとも限りません。そもそも電気料金は常に一定ではなく、種々の要素によって値上がりしたり値下がりしたりすることがあります。
また、売るときの価格は買うときの価格と一緒でもありませんし、これもまた変動することがあります。これらの要素を加味して考えなければなりません。

ソーラーパネルの設置が地球環境の保護につながる

ソーラーパネルの設置は、大きな話をすれば地球環境の保護につながっています。ソーラーパネルは太陽光を利用して電気を生み出しますが、これと従前の発電方法を比較してみると明らかです。
今でもなお、発電は火力によるものが多く、そのエネルギー源は石油・石炭・天然ガスといった化石燃料であって、これらは限りある資源と見なされますし、燃焼によって二酸化炭素を発生させ、地球温暖化につながると考えられています。
原子力発電はこれとは若干性質が異なりますが、万が一の事故の際には地球温暖化などとは次元の異なるような環境破壊をもたらしうると私たちは学びました。
この点、太陽光は事実上無尽蔵であり、何か地球の環境にマイナスの影響を及ぼすような廃棄物も発生させません。
単に電気代が安くなるといったことももちろん重要で無視はできませんが、大きな視野に立てば、地球環境を守ることに個人のレベルで貢献できるというメリットもあるのです。

災害で停電が起きてもソーラーパネルがあれば大丈夫

災害で停電が起きたとしてもソーラーパネルがあれば、全てが日常と同じとまではいかないでしょうが、全く電気が使えなくなってしまって途方に暮れてしまうということは避けられるかもしれません。
ソーラーパネルは太陽光を受けることで電気を生み出し、それは家庭用の100ボルトの電源と同じものです。
発電量に限界はあるでしょうが、その範囲内であれば電力会社からの電気供給が途絶えたとしても使うことができます。
ただしパネルが発電できるのは日光が当たっている間だけです。つまり夜間は発電できません。
もし夜間も照明器具とか冷蔵庫、エアコンなどで電気を使いたいという場合には、蓄電池を用意しておくことでより安心感が高まります。蓄電池があれば、昼間に発電した電気をそこに蓄えておくことができ、夜間であってもそこから電気の供給を受けることができるためです。
このように、ソーラパネルと蓄電池のセットは災害や停電時にも大きな力を発揮します。

ソーラーパネルを設置しているユーザー専用の電気料金プラン

再生可能エネルギー装置の普及が進んでおり、いまでは企業だけでなく一般家庭でも導入をされるようになりました。
とくに人気があるのがソーラーパネルで、新築住宅であれば標準で搭載をされている時代です。
この場合、必然的にソーラーパネルに対応した電気料金プランになるわけですが、専用プランの概要を詳しく知らない方も多いものです。簡単に解説をすると、ソーラーパネルがあることで発電所と電力会社では把握をされます。
通常は購入するだけになるので購入金額を明記されますが、パネルがあると販売をすることも可能です。
余剰電力の販売と言われており、政府では一定料金で買い入れる政策も掲げられました。
電気料金プランでは買う・売るの両方に対応をしており、希望をすれば買うときの料金を売った金額で差し引くことも可能です。
ソーラーパネルは設置をしているものの大きさで発電量が変わるので、バランスのいいプランを採用することが大切になります。