産業用太陽光発電の仕組み

太陽光を直接電気に換える太陽光発電システム

太陽光発電では、太陽光発電システムが太陽の光エネルギーを受けて直接電気エネルギーを作り出します。その太陽光発電システムの中心となっているのが太陽電池(太陽光パネル)ですが、一体どのようにして太陽の光エネルギーを電気に変換しているのでしょうか。

例として、現在最も多く普及している結晶シリコン型太陽電池は、p型とn型という性質の異なる2種類のシリコン半導体を重ね合わせた構造をしています。

この半導体に光が当たると電子(-)と正孔(+)が発生し、正孔はp型半導体へ、電子はn型半導体へと引き寄せられ、この時に直流電流が発生する仕組みになっているのです。

太陽光パネルの発電構造

それぞれの半導体に取り付けられた電極から直流電流を取り出し、パワーコンディショナを用いて交流電力に変換することで、発電した電気を使うことが可能となります。

産業用太陽光発電システムの構成機器

太陽光発電システムは、電気を作り出す「太陽光パネル」はもちろん、太陽光パネルで発電した直流電流を交流電流へと変換する「パワーコンディショナー」太陽光パネルが発電した電気を一つにまとめてパワーコンディショナーに供給するための「接続箱」など、様々な機器から構成されています。

太陽光パネル

太陽光パネルとは、太陽電池(セル)を複数接続し必要な電力を得られるようにしたパネル状の製品のことで、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するという働きを担っています。

産業用太陽光発電で主に用いられる太陽光パネルには、「単結晶シリコン型」「多結晶シリコン型」「CIS型/CIGS型」の4種類があり、それぞれにメリットとデメリットが存在します。

種類 モジュール
変換効率
特徴
単結晶シリコン型 15~21% 高性能だが、高価なため大規模な導入ではコスト増に繋がる。
多結晶シリコン型 12~18% 単結晶より劣るが、価格は安い。
CIS/CIGS(化合物系) 9~14% 影に強く、温度係数に優れている。価格が安く、今後の発展に期待大。

太陽光パネルの性能を評価する際に、重要なキーワードとなるのが「モジュール変換効率」。 モジュール変換効率とは、「照射された太陽光エネルギーのうち、何パーセントを電気エネルギーに変換出来たか」を表す値のことで、この値が高いほどより効率的に発電することが出来ます。 (ただし、変換効率の高い太陽光パネルは比較的割高になる傾向があるため注意が必要。)

太陽光パネルは発電量に最も影響する部分であるのに加え、システム導入コストの大半を占める機器であることから、計画予算や導入目的に応じて的確に選択しなければなりません。

太陽光発電事業でより多くの収益を上げるためには「いかに短期間で初期投資費用を回収出来るか」ということが重要となってくるため、コストメリットに優れた太陽光パネルが選択される傾向があります。

太陽光発電システム架台

太陽光パネルを固定する「スタンド」の役割を担う架台。
事業の持続性に大きく影響する部材であるため、耐久性の高いものを選定しなければなりません。

接続箱

太陽光パネルからの出力を一つにまとめ、パワーコンディショナに供給する配電設備の一つ。

その他の部材

その他の部材として、ケーブルやコネクターが必要となります。いずれも電気設備技術基準に準拠した部材を選定・使用しなければなりません。
使用環境や定格の合う部材を使用することは勿論ですが、交換のしやすさなどメンテナンス性も考慮して選定する必要があります。