今さら聞けない?太陽光発電の仕組みをわかりやすく解説! - 太陽光発電の見積もり・価格比較サービス【エコ発】

今さら聞けない?太陽光発電の仕組みをわかりやすく解説!

公開日:2022/03/16 | 最終更新日:2022/03/31 | カテゴリ:太陽光発電の基礎知識

太陽光発電の仕組み

今回は、太陽光発電システムも一般的になってきた中で、今さら聞きにくい「太陽光発電ってなんで発電できるの?」といった部分にフォーカスして解説をします。

また、発電した電気をどうやって使うの? といった太陽光発電システムのキホンとなる仕組みの部分までわかりやすく紹介!

こちらを読んでいただくと、太陽光発電システムの基礎がわかります。

まずは、今回の内容の重要なポイントをみていきましょう。


  • 太陽光パネルの発電は、シリコン半導体の物質の特性を利用して、光のエネルギーを電気のエネルギーに変換している
  • 発電自体は半永久的で寿命が長い仕組みではあるものの、経年劣化はある
  • 太陽光発電協会(JPEA)によれば、国内メーカーのモジュールは0.27%/年の劣化率で気にするレベルではない
  • 実際の発電量は、太陽光モジュールだけでなくパワコンの変換効率などにも影響を受ける

太陽光の発電の仕組みの解説

まずは太陽光パネルに日光が当たると発電する仕組みを、図も交えながら解説していきます。

発電の原理

(出典:パナソニック株式会社「太陽光発電・蓄電」)

太陽光モジュール(パネル)は、シリコン半導体という物質の特性を利用して発電を行っています。

乾電池でもプラスとマイナスがあるように、太陽光パネルも同じようにプラスとマイナスがあり、プラス→マイナスへ電気が流れることで、発電を行います。

少し詳しく解説を掘り下げていきます。

太陽光パネルは「プラスを帯びやすいP型シリコン半導体」と「マイナスを帯びやすいN型シリコン半導体」が重なって張り合わせてあります。

この貼り合わせてある境目に、太陽からの光エネルギーが加わると、「電荷」と呼ばれる “電気のモト“ となる物質が作られます。

この電荷が、それぞれのシリコンに引き寄せられることで、プラスとマイナスのエネルギーが創られ、太陽の「光エネルギー」が「電気エネルギー」と生まれ変わります。

経年劣化はあるもの光が当たり続ける限り発電可

太陽光モジュールは、物質の原理を利用しているため、故障して発電できなくなることは理論上ありません。

もちろん、発電した電気を送るためのケーブルが破損したり、落石でパネルが割れたりしたことが原因で発電できなくなる場合はありますが、仕組み上は半永久的に発電が可能です。

(出典:京セラ株式会社「太陽光発電・蓄電池」)

ただし、発電する効率自体は徐々に劣化していきます。

劣化率は、一般社団法人太陽光発電協会(JPEA)は、多数の国内メーカーの実例として0.27%/年の劣化率を想定。(経済産業省「調達価格等算定委員会(第3回)」資料3)

太陽光パネルメーカー各社の出力保証範囲から逆算すると、最大でも0.5~1%/年の劣化率を見込んでいます。(引用資料:環境省資料:太陽光発電の導入見込量と 関連情報について

このような劣化率から考えると、一般的な住宅の平均建替年数が約30年と言われている中においては、当初の出力から約3割程度の劣化までで済むと想定されます。

メーカー保証も10年以上を標準的に付帯しているメーカーが多く、長く安心して使っていただける住宅設備機器です。

(出典:シャープ株式会社「太陽光電池を利用した無人灯台」)

長く使える実例としては、シャープが1959年に設置した太陽光パネルで、修理などを行いながらではあるものの、パネル自体は現在も発電し続けている事実もあります。

パワコンなどの適切なメンテナンスを行えば、家が建っている限り発電できるモノとして考えてよいでしょう。

創り出す電気は直流

(出典:関西電力株式会社「太陽光発電について」)

太陽光モジュールの発電によって生まれる電気は、直流電力です。

宅内で利用できる電気(コンセントを差して使う機械)は、交流電力を想定して設計されています。

電力会社が供給する電気も交流になっています。

そのため、太陽光モジュールによって発電された電気を、直流→交流へ変換して利用する必要があり、「太陽光発電システム」という一式のシステムで初めてシステムが成り立ちます。

ここで重要な要素になってくるアイテムが、パワーコンディショナー(通称:パワコン)と呼ばれるシステムです。

パワコンによって、交流へ変換されて家の中で使ったり、余った電気を系統側(電力会社側)へ流したり、電気の調整がされます。

このパワコンがあってシステムとして成立します。

パネルだけでなくパワコンも大事

つづいて、発電を実際に行う太陽光モジュールと同じぐらい大事なポイントであるパワーコンディショナーについても見ていきましょう。

実際に利用できる発電量を左右する重要なアイテムです。

太陽光発電システムの概要図

太陽光発電システムの基本的な概要図をこちらで紹介していきます。

(出典:一般社団法人 太陽光発電協会「住宅用太陽光発電システムとは」)

まず屋根の太陽光モジュールは、複数枚のモジュールを1本に繋いだシステム(アレイと呼びます)になっており、この複数のアレイを接続箱と呼ばれるもので、1本にしてパワコンへ送ります。

パワコンの中でもマルチストリング型と呼ばれるタイプは、この接続箱がなくても、それぞれのアレイ(複数の太陽光モジュールを合わせたもの)から電気を直接受けることができます。

いずれにしても、太陽光モジュールで創られた直流電気がパワコンに入って、家で使える交流電気に変換された後に、分電盤に送られます。

蓄電池を併設している場合は、システムによって異なりますが、パワコンと直接連携できるタイプを「ハイブリッド型」と呼び、太陽光発電システムのパワコンとの間接的な連携になるタイプを「単機能型」と呼びます。

このように発電した電気は、多少の発電ロスなどはあるにしても、宅内で優先的に家電機器などで使われ、余れば電力会社へ売電する仕組みになっています。

まとめ

最後にまとめとして、内容をおさらいしておきましょう。

太陽光モジュールは、シリコン半導体の特性を活かして発電を行っているため、外的な影響や損傷がない限りは半永久的に発電が可能です。

また、劣化率も年間で1%未満と考えれば、住宅の寿命以上に発電はできるため、安心して屋根に搭載できるシステムと言えます。

実際に過去に太陽光発電システムを導入いただいている方からも、パネルが発電しなくなったという事例はなく(物理的な故障を除いて)、一度設置すれば発電をしっかりしてくれるシステムとして満足度も高いです。

気になった方は、エコ発でぜひお見積をしてみてください。

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監修

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エコ発事務局 太陽光アドバイザー

曽山

『誠実、スピーディーな応対』をモットーに日々エコ発を運営しています。 お客様への応対だけでなく全国に数百ある提携業者様とのやり取りをはじめ、購入者様へのキャンペーン企画やウェブサイトの改善など、皆様のお役に立てるよう日々業務に取り組んでいます。 卒FIT後の太陽光発電の活用方法など、お困りごとがございましたら、お問い合わせにてお気軽にご相談下さい。

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