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太陽光モジュールの種類と特徴

2019年08月09日

皆さま、こんにちは。

 

暑い日が続きますが、体調を崩していないでしょうか。

特に女性にとって直射日光は大敵ですが、太陽光モジュールは太陽光がないとその効果を発揮できませんね。

 

今回は、モジュールの種類と特徴、その効果である「発電」の仕組みについて、シリコン系太陽光モジュールを例にご説明したいと思います。

 

 

「シリコン系」と「化合物系」

 

太陽光モジュール、あるいは太陽光パネルと呼ばれるものは、原料で「シリコン系」と「化合物系」に分けられます。

 

シリコン系

 

シリコン系太陽光モジュールは、主に「シリコン系」と「結晶シリコン系」に分かれます。現在日本で流通する太陽光モジュールの市場の大部分を占めているのは結晶シリコン系です。また、結晶シリコン系は「単結晶」と「多結晶」に分かれます。

 

 

 

 

結晶シリコン系太陽光モジュールは、シリコンを加工し溶解したものを固めて作った塊(インゴットと言います)を加工して作ります。その加工の過程の違いが、単結晶と多結晶の違いとなります。

 

 

 

単結晶

インゴットをそのまま板状に切り出し(セルと言います)、セルを組み合わせたものが単結晶太陽光モジュールです。結晶軸の方向が均質であり、発電の効率も高いのが特徴です。

 

多結晶

単結晶太陽光モジュールを作る際、セルを切りだすときに細かいが出ます。このを集めて作ったのが多結晶太陽光モジュールです。再利用によって作られるので単結晶よりも低価格です。しかし、結晶軸はバラバラなので精度的には単結晶より低く、発電効率は若干下がります。

 

 

化合物系

 

化合物系太陽光モジュールは、大別して次の3つに分けられます。

 

  1. 銅(Copper)・インジウム(Indium)・セレン(Selenium)を主原料とするCIS太陽電池
  2. CIS太陽電池にガリウム(Gallium)を加えたCIGS太陽電池
  3. カドミウム(Cd)とテルル(Te)を主原料とするCdTe太陽電池

 

シリコン系と比べて省資源で製造が可能であり、経年劣化も少ないこともそのメリットです。その反面、変換効率がシリコン系と比べて低いこと、シリコン系太陽光モジュールと比べて重いことから屋根置きの太陽光発電システムには使いづらいことが課題となっています。

 

発電の仕組み

 

太陽光モジュールは、n型とp型の半導体が重なってできています。日光が当たると、「電子」と呼ばれるマイナスの粒子と、「正孔」と呼ばれるプラスの粒子が発生します。電子はn型シリコンに集まり、正孔はp型シリコンへ集まります。

 

n型側へ電子が集まりマイナスの電極となり、p型側へは正孔が集まりプラスの電極になります。それにより電流が流れ、発電されます。この光を吸収して電気を作る仕組みは「光電効果」といいます。

 

どの太陽光モジュールを使うのが良いのか

 

ここまでくると、「いったいどの太陽光モジュールを使うのが良いのか?」とお思いかもしれません。単結晶太陽光モジュールはその高い変換効率を評価され、主に住宅用、特にスペースの狭い屋根置きタイプの太陽光発電システムに使用されることが多いです。

 

対して、多結晶太陽光モジュールは、広大な土地に多くの太陽光モジュールを設置する産業用の太陽光発電設備(特に1メガワット以上のものを「メガソーラー」といいます)によく使われています。

 

このように、用途によってどの太陽光モジュールを使用すれば良いのかが分かれます。

 

当社は、お客様の要望に応じて、単結晶と多結晶のどちらか、あるいは適宜組み合わせてご提案しております。太陽光モジュールひとつとっても、どのメーカーのどの種類のものを使うかが重要だと考えております。

 

また、太陽光モジュールをどのように設置すれば良いかについては、太陽光モジュールを載せる架台が大変重要な役割を担っています。

 

架台もまた当社の大きな強みです。太陽光発電システムの導入をご検討の際には、お気軽にお問合せください。