ソーラーパネルでなぜ電気が作れるのか？

太陽光発電は、自然由来の再生可能エネルギーとして注目を集めています。

最近では家の屋根にはソーラーパネルが設置され、大規模な太陽光発電所も多くできています。太陽は膨大なエネルギーを放出しているので、このエネルギーを電気に変えて我々の生活に賢く利用したいですね。

一方で、この太陽光を使ってどのように発電しているのか疑問に思う方も多いのではないでしょうか。そこで今回は、この太陽光発電の仕組みについて解説します。

太陽光発電は、自然由来の再生可能エネルギーとして注目を集めています。

最近では家の屋根にはソーラーパネルが設置され、大規模な太陽光発電所も多くできています。太陽は膨大なエネルギーを放出しているので、このエネルギーを電気に変えて我々の生活に賢く利用したいですね。

一方で、この太陽光を使ってどのように発電しているのか疑問に思う方も多いのではないでしょうか。そこで今回は、この太陽光発電の仕組みについて解説します。

太陽光発電は再生可能エネルギーである太陽光を使って発電することで、発電の過程で二酸化炭素放出がないために自然に優しくエコなエネルギーだと言えます。

太陽光発電は、太陽の放出する光のエネルギーを電気エネルギーに変換することを言います。この原理は「光起電力効果（こうきでんりょくこうか）」という現象にあります。

光起電力効果とは、物質に光を照射すると物質に電気が発生する性質を言います。

この光起電力効果は様々な物質で確認されていますが、最も光起電力効果の高い物質が半導体です。

半導体には大まかにp型とn型があり、これらの異なる型を接合させることで、大きな光起電力効果を生み出します。

この接合は「pn接合」と呼ばれますが、pn接合された半導体を銅線で繋ぐことで回路を作り、電気を取り出すことができます。

ソーラーパネルは、10cm四方の四角形のセルを並べて作られています。このセルが「pn接合」された半導体となります。しかし、このセル一つの起電力は低いためにこのままでは使用は難しく、さらに電圧を上げるためにこのセルを直列に接続します。

セルを並べて銅線で繋げ、セルを樹脂やガラスで保護し、パネルにしたものを「モジュール」と言います。このモジュールがソーラーパネルの最小単位で、このモジュールをいくつも並べることで大出力の太陽光発電所が作られます。このモジュールをいくつも並べたものを「アレイ」と言います。

太陽光発電は再生可能エネルギーである太陽光を使って発電することで、発電の過程で二酸化炭素放出がないために自然に優しくエコなエネルギーだと言えます。

太陽光発電は、太陽の放出する光のエネルギーを電気エネルギーに変換することを言います。この原理は「光起電力効果（こうきでんりょくこうか）」という現象にあります。

光起電力効果とは、物質に光を照射すると物質に電気が発生する性質を言います。

この光起電力効果は様々な物質で確認されていますが、最も光起電力効果の高い物質が半導体です。

半導体には大まかにp型とn型があり、これらの異なる型を接合させることで、大きな光起電力効果を生み出します。

この接合は「pn接合」と呼ばれますが、pn接合された半導体を銅線で繋ぐことで回路を作り、電気を取り出すことができます。

ソーラーパネルは、10cm四方の四角形のセルを並べて作られています。このセルが「pn接合」された半導体となります。しかし、このセル一つの起電力は低いためにこのままでは使用は難しく、さらに電圧を上げるためにこのセルを直列に接続します。

セルを並べて銅線で繋げ、セルを樹脂やガラスで保護し、パネルにしたものを「モジュール」と言います。このモジュールがソーラーパネルの最小単位で、このモジュールをいくつも並べることで大出力の太陽光発電所が作られます。このモジュールをいくつも並べたものを「アレイ」と言います。

これらセルとモジュールにはそれぞれ変換効率があります。セルの変換効率とは、太陽光のエネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換できるかを言います。このセルの変換効率が良いほど同じ面積でより多くの電気を発電できることになります。

セルの変換効率は一定というわけではなく、使い続けることで低下しますので、良い太陽電池とは変換効率が良く値段が安く、さらに寿命が長いものとなります。

しかし、変換効率及び寿命を上げるとなるとその分品質を向上させなければならないため、販売価格が高くなる傾向があります。このため、ソーラーパネルを選ぶ際は、変換効率と価格、寿命のバランスが取れたものを選択する必要があります。

モジュールの変換効率はモジュール面積1m2あたりの変換効率を示しています。モジュールは完全にセルで覆われているわけではなく余白などあるため、セル単体の変換効率よりもモジュール変換効率の方が低くなります。

カタログスペックとして掲載されている変換効率はこちらのモジュール変換効率を指していますが、20%を超えると優秀だと言えます。

そのためソーラーパネルを選ぶ際は、変換効率が20％を超えているかを見ると良いでしょう。

これらセルとモジュールにはそれぞれ変換効率があります。セルの変換効率とは、太陽光のエネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換できるかを言います。このセルの変換効率が良いほど同じ面積でより多くの電気を発電できることになります。

セルの変換効率は一定というわけではなく、使い続けることで低下しますので、良い太陽電池とは変換効率が良く値段が安く、さらに寿命が長いものとなります。

しかし、変換効率及び寿命を上げるとなるとその分品質を向上させなければならないため、販売価格が高くなる傾向があります。このため、ソーラーパネルを選ぶ際は、変換効率と価格、寿命のバランスが取れたものを選択する必要があります。

モジュールの変換効率はモジュール面積1m2あたりの変換効率を示しています。モジュールは完全にセルで覆われているわけではなく余白などあるため、セル単体の変換効率よりもモジュール変換効率の方が低くなります。

カタログスペックとして掲載されている変換効率はこちらのモジュール変換効率を指していますが、20%を超えると優秀だと言えます。

そのためソーラーパネルを選ぶ際は、変換効率が20％を超えているかを見ると良いでしょう。

光起電力効果を持つ物質は沢山ありますが、実用上、商業上の観点から見ると、以下の3種類に分かれています。

1つ目はシリコン系の太陽電池です。現在最も幅広く使用されている太陽電池です。シリコンは単結晶、多結晶、アモルファス太陽電池などがあります。

値段や発電効率など一長一短あるのですが、一般的に単結晶が最も発電効率が良く、家庭用など小規模な発電で使用する太陽電池の多くは単結晶シリコンを用いた太陽電池となっています。

2つ目は化合物半導体を用いた太陽電池です。最も変換効率の高い太陽電池はこの化合物半導体で、ガリウムとヒ素で作った太陽電池はさまざまな太陽電池の中で最も高い効率を生み出しています。

しかし、性能がいい反面、値段が非常に高く、惑星探査機など宇宙開発で使用されている程度です。一方で、カドミウムとテルルを使用したテルル化カドミウム太陽電池はすでに実用化されており、シリコン系の太陽電池よりも安く作れます。

しかし、テルルとカドミウムは共に毒性が高く、廃棄の際に懸念点があります。

3つ目は現在急成長中のペロブスカイト太陽電池です。ペロブスカイト太陽電池は現在開発が進んでいる安価な太陽電池です。

一部ですでに実用化されていますが、劣化しやすく寿命が短いという欠点があります。しかし、ガラス基板などに印刷技術で成膜出来るので、短時間に安価で大面積のセルを作れます。

このため安価なうえに、曲線上にも設置できますので、例えば車の車体などにも太陽電池を設置できるようになります。

将来的に実用レベルまで寿命が延びれば現在主流のシリコン系太陽電池からペロブスカイト太陽電池に置き換わってくることが考えられますし、様々な用途に使用が期待されている高いポテンシャルを秘めた太陽電池と言えます。

実用的、商業的な面から現在使用されている太陽電池や将来的に有望な太陽電池をご紹介いたしましたが、現在の所、小型のソーラーパネルとしては単結晶シリコンセルが価格や耐久性、変換効率を考慮して最もバランスがとれています。

光起電力効果を持つ物質は沢山ありますが、実用上、商業上の観点から見ると、以下の3種類に分かれています。

1つ目はシリコン系の太陽電池です。現在最も幅広く使用されている太陽電池です。シリコンは単結晶、多結晶、アモルファス太陽電池などがあります。

値段や発電効率など一長一短あるのですが、一般的に単結晶が最も発電効率が良く、家庭用など小規模な発電で使用する太陽電池の多くは単結晶シリコンを用いた太陽電池となっています。

2つ目は化合物半導体を用いた太陽電池です。最も変換効率の高い太陽電池はこの化合物半導体で、ガリウムとヒ素で作った太陽電池はさまざまな太陽電池の中で最も高い効率を生み出しています。

しかし、性能がいい反面、値段が非常に高く、惑星探査機など宇宙開発で使用されている程度です。一方で、カドミウムとテルルを使用したテルル化カドミウム太陽電池はすでに実用化されており、シリコン系の太陽電池よりも安く作れます。

しかし、テルルとカドミウムは共に毒性が高く、廃棄の際に懸念点があります。

3つ目は現在急成長中のペロブスカイト太陽電池です。ペロブスカイト太陽電池は現在開発が進んでいる安価な太陽電池です。

一部ですでに実用化されていますが、劣化しやすく寿命が短いという欠点があります。しかし、ガラス基板などに印刷技術で成膜出来るので、短時間に安価で大面積のセルを作れます。

このため安価なうえに、曲線上にも設置できますので、例えば車の車体などにも太陽電池を設置できるようになります。

将来的に実用レベルまで寿命が延びれば現在主流のシリコン系太陽電池からペロブスカイト太陽電池に置き換わってくることが考えられますし、様々な用途に使用が期待されている高いポテンシャルを秘めた太陽電池と言えます。

実用的、商業的な面から現在使用されている太陽電池や将来的に有望な太陽電池をご紹介いたしましたが、現在の所、小型のソーラーパネルとしては単結晶シリコンセルが価格や耐久性、変換効率を考慮して最もバランスがとれています。

JackeryのソーラーパネルはJackeryのポータブル電源との併用を前提に作られていますので、ポータブル電源用に最適化されています。

このため、車に乗せやすいコンパクトで持ち運びに便利な折り畳みタイプとなっています。折り畳みタイプの利点は折りたたむことでパネル表面に汚れが付きにくく、発電効率の低下を避ける効果もありますし、パネルが破損してしまうリスクも低減できます。

Jackeryのソーラーパネルに使用されている太陽電池セルは、住宅用と同じ高変換効率の単結晶シリコンセルを採用していますので、小面積でも高い発電量を誇ります。

高出力が欲しい場合は、2枚のソーラーパネルを繋ぐことで2倍の出力を得られるようになります。

キャンプなどで夜に大きなスクリーンで映画を見たい場合や暖房を使用したい場合などには大電力が必要になりますので、ソーラーパネル1枚ではなく2枚持っておくと便利です。ソーラーパネル2枚をソーラーチャージャーとして使用する場合には専用のケーブルをご用意しております。

ソーラーパネルは太陽光に対して垂直に置くことで発電効率が最も高くなりますので、地面に置くのではなく太陽光に垂直となるようにしてご使用ください。

Jackeryのソーラーパネルは角度を付けて設置することが可能です。もちろん、太陽の位置は刻々と変化しますので、ソーラーパネルの角度と方向を変えてあげることがより効率よく発電するコツになります。

さらに、ソーラーパネルを影が覆わないように注意してください。木や車などでセルが遮られるとその部分は発電できなくなり、発電量は低下します。

JackeryのソーラーパネルはJackeryのポータブル電源との併用を前提に作られていますので、ポータブル電源用に最適化されています。

このため、車に乗せやすいコンパクトで持ち運びに便利な折り畳みタイプとなっています。折り畳みタイプの利点は折りたたむことでパネル表面に汚れが付きにくく、発電効率の低下を避ける効果もありますし、パネルが破損してしまうリスクも低減できます。

Jackeryのソーラーパネルに使用されている太陽電池セルは、住宅用と同じ高変換効率の単結晶シリコンセルを採用していますので、小面積でも高い発電量を誇ります。

高出力が欲しい場合は、2枚のソーラーパネルを繋ぐことで2倍の出力を得られるようになります。

キャンプなどで夜に大きなスクリーンで映画を見たい場合や暖房を使用したい場合などには大電力が必要になりますので、ソーラーパネル1枚ではなく2枚持っておくと便利です。ソーラーパネル2枚をソーラーチャージャーとして使用する場合には専用のケーブルをご用意しております。

ソーラーパネルは太陽光に対して垂直に置くことで発電効率が最も高くなりますので、地面に置くのではなく太陽光に垂直となるようにしてご使用ください。

Jackeryのソーラーパネルは角度を付けて設置することが可能です。もちろん、太陽の位置は刻々と変化しますので、ソーラーパネルの角度と方向を変えてあげることがより効率よく発電するコツになります。

さらに、ソーラーパネルを影が覆わないように注意してください。木や車などでセルが遮られるとその部分は発電できなくなり、発電量は低下します。