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小田原の太陽光発電ソーラーラボ

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太陽光発電は、光エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。 屋根の上に取り付けた、太陽電池パネルで電気をつくり、それを家庭やオフィスなどで使用できる電力に変換します。その電力は分電盤を通して家中の家電製品に送られます。 発電量が不足する場合は、電力会社の電気を使いますが、発電量がおおくて余った場合は、電力会社へ売ることができます。太陽電池は強化ガラスで覆われており耐久性に優れ、電力発生や売電、買電などはすべて自動的に運転します。

 



ここでは、一般的な家庭用の太陽電池の仕組みをご説明します。太陽電池は、半導体のもつ光電効果という現象を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換しています。 皆さんがよく見る、太陽電池パネルは10センチ角程度のセルと呼ばれる小さな四角の物体が敷き詰められており、それらのセル一つ一つがつながって太陽電池となっています。この半導体に太陽光が当たると、マイナスの電荷をもった電子と プラスの電荷をもった正孔が発生します。電子はn形半導体へ、正孔はp形半導体へ引き寄せられ 光起電力が発生し電流を発生します。
発電量は太陽電池の種類や枚数によって変わります。現在では様々な種類の太陽電池が開発されており、それぞれで特徴が異なります。

 

太陽光電池の種類


現在、太陽電池には様々な種類があります。 中でも、実用化され太陽光発電システムとして家庭用に販売されているものとしては、上記で紹介したシリコンを利用したものが圧倒的です。また、シリコンを用いたものでも、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのように様々な種類があります。
単結晶シリコン太陽電池
太陽電池の中では最も古くから利用されているタイプの太陽電池です。現在実用化されている太陽電池の中では、最も性能が良く変換効率が高めですが、その分高純度のシリコンを使用することになるのでどうしても価格が高くなるというデメリットがあります。
多結晶シリコン太陽電池
単結晶シリコンの低コスト化、量産化を狙って考えられたもので、結晶の粒が小さなシリコンを使った太陽電池です。単結晶シリコン太陽電池と比較して面積あたりの発電効率は落ちますが、その分価格が安いという特徴があります。近年の製品パネルは単結晶の性能に近づき、コストとのバランスが良いため、現在最も生産されている太陽電池です。
アモルファスシリコン
シリコンをなるべく節約するために考えられた太陽電池です。シリコンをスライスするのではなく、シリコンとシランガスなどを反応させ、薄い膜状にした、薄膜シリコン太陽電池の一種。単結晶、多結晶はシリコン原子が並んでいるのに対し、不規則な状態(アモルファス)に並んでいて、高温時でも出力が可能で、非常に薄く作れるというメリットがあります。単結晶、多結晶シリコン電池に比べると性能は落ちるがコストが安いため、従来は室内用電卓などに利用されていましたが、近年では屋外用太陽電池としても改良・実用化され、多くのメーカーが参入してきています。
HIT太陽電池
パナソニックが採用している単結晶シリコン太陽電池とアモルファスシリコン太陽電池を組み合わせたハイブリッドタイプの太陽電池です。単結晶シリコン太陽電池に比べ、高温になっても性能の低下が大きくないのが特徴です。現状単価は最も高いですが、発電効率も最も高いため、屋根が狭い住宅などに向いています。
CIS・CIGS系太陽電池
ソーラーフロンティアなどが採用している新型の太陽電池。高価なシリコンを使わないので低コスト、他の電池に比べて薄く軽い、影に強い、温度上昇に強いなどのメリットを持った今後に期待される太陽電池です。省資源・省エネルギーで量産化にも適していますが、最近実用化が始まったばかりで、まだシリコン系にくらべて発電効率は低いのがデメリットです。化合物系であり、低コスト品から高性能品にまで幅広く対応できます。

 


太陽光電池に様々な種類があることは、わかりました。では、実際に自宅の屋根につけるとなると、どの太陽電池を選んだら良いのか、比較するおポイントをご紹介します。
発電効率
1平方メートルの太陽電池でどれだけ電気を作ることができるというものです。発電効率が高いものほど、より多くの電気を作ることができます。できるだけ多く発電したい場合(発電量を最大化したい場合)、発電効率の高い太陽電池がおすすめです。
出力価格
1Wの発電能力に対する太陽電池の本体価格です。 出力あたりの価格が安い太陽電池ほど、同じ出力(システム量・発電能力)を得たい場合、太陽光発電システムの導入費用が安くなります。ただし、一般的に出力価格が安いほど、発電効率は低くなります。出力価格の安いパネルの場合は、大きな屋根が必要となります。また、屋根の形状などで載せられるパネルの数などが制限されたり、方角や影などで発電能力が最大限発揮されない場合もあるので、それらを統合的に考える必要があります。
単純なな考え方としては、以下の2つのことが言えそうです。
“大きい屋根には、モジュール変換効率が低くても価格の安いメーカー”
“小さい屋根には、価格が高くても効率の高いメーカーで発電量を確保”
ただし、屋根の形状や方角などで一概には言えませんので、必ず現地調査をしてお見積もりを出してからご検討ください。
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