太陽光発電設備を導入する際、最も重要になるパーツがソーラーパネルです。

近年、農地や工場などの屋根、一般住宅の屋根などいたるところでソーラーパネルを見かけるようになりました。

しかし、ソーラーパネルが太陽光をキャッチしているといったことは何となく理解できるものの、その仕組みについて知らない方も多いでしょう。

本記事では、ソーラーパネルの仕組みについてまとめました。

これからソーラーパネル設置を検討している方は、ぜひ参考にしてみてください。

ソーラーパネルの基本について知る

ソーラーパネルの基本について下記の内容にまとめました。

• ソーラーとはどういった意味なのか？
• ソーラーパネルとは？
• ソーラーパネルが発電する仕組みとは？

それぞれ解説していきましょう。

ソーラーとはどういった意味なのか？

ソーラーパネルの、“ソーラー”とはそもそもどんな意味を持っているのでしょうか。

ソーラーとは一般的に、「太陽の熱や光を利用する」といった意味があり、「ソーラー〇〇」といったかたちでほかの用語と一緒に用いられています。

例えば、本記事の主題であるソーラーパネルやソーラーライト、ソーラーフロンティア、ソーラー充電器など、「太陽の熱や光を利用した何か」といった複合的なかたちで利用されている言葉と考えるとわかりでしょう。

ソーラーパネルとは？

ソーラーパネルとは、太陽光発電で利用されているパネル状の設備です。

ソーラーパネルには太陽光パネルなどさまざまな呼び名がありますが、基本的にその構造や仕組みは同じになります。

ソーラーパネルは太陽光を利用して発電させるための設備であり、安全性の高い発電方法として広く知られるようになりました。

詳しくは後述しますが、ソーラーパネルは小さな太陽電池の複合体のようなもので、太陽から発せられる光エネルギーがパネルに当たることで発電が起きるといった仕組みになります。

ソーラーパネルが発電する仕組みとは？

ソーラーパネルが発電する仕組みを考える前に、パネルの構成を解説します。

そーらパネルは、簡単に言えば下記で構成されます。

• セル
• モジュール
• アレイ

セルは太陽電池の最小単位で、それらが複数組み合わさってパネル状になったものをモジュール、そしてそのモジュールを複数枚並べて結線させたものがアレイになります。

ちなみに、ソーラーパネルは主にシリコン系が多く、そのほかには化合物系や有機系と呼ばれるものがありますが、一般住宅用として広く普及しているのはシリコン系のソーラーパネルです。

さて、ソーラーパネルを設置するだけで発電が起きるのはなぜでしょうか。

ソーラーパネルが発電する仕組みを簡単に下記にまとめました。

1. 半導体でできた太陽電池に太陽光が当たる
2. 光エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する

太陽光電池には電池の名が付けられていますが、その働きから内容的には「発電機」となります。

太陽光電池は多くはシリコン系でできており、n型半導体とp型半導体と呼ばれる2種類の半導体が張り合わさるかたちでつくられています。

例えば、太陽光がソーラーパネルに当たるとn型半導体にマイナスの電子が集まり、一方でp型半導体にはプラスの正孔（せいこう）が集まります。

その結果、電子はp型半導体へと流され電気が流れる仕組み、つまり電池のようなプラス極とマイナス極が形成されることで電力が発生するわけです。

これら現象は光電効果や光起電力効果などと呼ばれます。

ソーラーパネルの発電量はどのくらいか？

ソーラーパネルは電力を発生させる再生可能エネルギーの代表です。

しかし、どの程度の発電量があるのでしょうか。

ソーラーパネルの発電量について下記の内容にまとめました。

• モジュール・セル変換効率とは？
• ソーラーパネルの発電量単位や目安は？
• 目安の発電量で電気は足りるか？

それぞれ解説します。

モジュール・セル変換効率とは？

ソーラーパネルの発電量を考える際、変換効率について知っておくと良いでしょう。

ソーラーパネルにおける変換効率とは、ソーラーパネルに照射された太陽光エネルギーが、どれだけ電気エネルギーとして変換されるかを表したものです。

よく、「ソーラーパネルによって発電量が違う」と言われますが、要するに優れたソーラーパネルであれば変化効率が高い、つまり同じ条件下でも多くの電気を発電させることができるといった内容になります。

ソーラーパネルの変換効率を考える時、モジュール変換効率とセル変換効率を確認しましょう。

モジュール変換効率とセル変換効率の計算式を下記にまとめました。

変換効率の種類	計算式
モジュール変換効率（%）	（モジュール公称最大出力（W）×100）÷（モジュール面積（㎡）×1000（W/㎡））
セル変換効率（%）	出力電気エネルギー÷太陽光エネルギー×100

ソーラーパネルを設置する際、発電量を気にかける方はこれら計算式を利用してみましょう。

ソーラーパネルの発電量単位や目安は？

ソーラーパネルの種類や大きさ、構造によっても変わってきますが、一般的な算出方法からソーラーパネルの発電量を見ていきます。

まず、ソーラーパネルが発電する数値の単位はkW（キロワット）と呼ばれ、kWhといった表記は「1時間あたりに得られる発電量」を表す単位として利用されています。

太陽光発電協会（JPEA）では、ソーラーパネルの発電量は年間で約1,000kWhが目安であると示唆しているようです。

そのため、1日におけるソーラーパネルの発電量の目安は約2.7kWとなります。

目安の発電量で電気は足りるか？

ソーラーパネルの発電量の目安から、発電された電力だけで生活することはできるのでしょうか。

一般家庭が使用する年間電力の平均は約4,300kWhと言われているため、上記のソーラーパネルにおける発電量年間1,000kWhでは到底足りない数字になります。

ただし、これはソーラーパネルの設置量によるため、4,300kWh分のソーラーパネルを設置することで、一般家庭の年間に必要とする電気使用量をまかなえることになります。

あくまで概算になりますが、工夫次第でソーラーパネルの発電量で生活はできないということではないのです。

住宅用と産業用ではどんな違いがあるか？

ソーラーパネルにおける発電の仕組みは種類に限らずシリコン系であれば、上記でお伝えした内容です。

ただし、ソーラーパネルには住宅用と産業用が存在しており、それらソーラーパネルの仕組みの違いを知りたい方もいるでしょう。

その違いはさまざまありますが、まずは発電能力の違いがあります。

住宅用の場合、10kW未満となり産業用は10kW以上かつ全量買取を行うところが大きな違いです。

さらに、現在では住宅用の多くが単結晶パネル、産業用は多結晶パネルが使用されているところにあります。

ちなみに、農地や広々とした土地に特大のソーラーパネルが設置されていることがありますが、これらは「メガソーラー」と呼ばれており、そのシステム容量は1,000kW以上にもなります。

まとめ

太陽光発電設備を導入する際、ポイントになるのは発電量です。

しかし、それを具体的に考える上で知っておきたいのが、太陽光発電の核となるパーツのソーラーパネルの仕組みでしょう。

ソーラーパネルは太陽光発電設備において大変重要な存在であり、どれを選ぶかによって発電量などが変わります。

ぜひ、今後ソーラーパネル導入を検討されている方は、ソーラーパネルについて詳しく調べてみてはいかがでしょうか。