素材の種類と特徴
太陽光発電について調べていると、様々な種類の太陽電池があることがわかります。ここでは現在主流となっている太陽電池について簡単に説明いたします。
シリコン系と化合物系って何？
太陽電池に広く使われている素材は大きく分けて２つあります。
それは、化合物系とシリコン系です。それ以外にも有機系が有りますが、まだ変換効率が低く実用的では無いため此処では割愛させて頂きます。
化合物系
化合物系の太陽電池は高効率・高寿命で電力源としては優秀ですが、素材にガリウムヒ素・インジウムリンなどが用いられ、資源量が少なく製造コストが高くなる傾向にあります。
また、有害物質を含む点も問題といえるでしょう。
しかし、先述したように高効率で高寿命のため、人工衛星などの宇宙開発や灯台など高信頼性を必要とする用途に使われています。
シリコン系
シリコンとはケイ素と呼ばれる物質で、地球上に多量に存在する物質です。酸素に次いで二番目に多いといわれています。
このように、自然に大量に存在する物質ですので環境に優しく、また大量に存在するのでコスト面で化合物系より優れています。
化合物系に比べて発電効率が劣るのが欠点ですが、最近の研究で徐々に改善され、現在では実用レベルに達していて、家庭用の太陽光発電の主流になっています。
２．単結晶シリコン・多結晶シリコン・アモルファスシリコンって何？
太陽電池の紹介でよく見る「単結晶」「多結晶」「アモルファス」とは何でしょうか？
いずれもシリコンでは有りますが、それぞれ特徴があります。
以下でそれについて簡単にご説明いたします。
単結晶系
単結晶とは、原子が規則正しく並んで出来ている結晶のことです。
原子が規則正しく並んでいるため、見た目は単色です。
変換効率は高いのですが、高純度シリコンを必要とするため製造コストが高くなります。
原子が規則正しく並んでいるため単色です
多結晶系
多結晶とは、上記の単結晶がいくつも集まって出来た結晶のことです。
単結晶の固まりが寄せ集まって出来ているので、見た目美しいマーブル模様になっています。
単結晶に比べて大面積を製造するのが容易です。
変換効率は単結晶に劣りますが、設置面積いっぱいに結晶を並べて製造し発電効率の低さをカバーし単結晶に劣らない発電量を得ることが出来ます。
製造コストが安いので現在の主流になっています。
結晶が寄り集まっているためマーブル模様に見えます。
アモルファスシリコン系
上記結晶系とは異なり、原子が不規則に並んだ状態の素材です。
発電効率は結晶系には及びませんが、製造工程での電力量が少なくて済み、また資源量も結晶系と比べて約百分の一程度と少なく、もっとも製造コストが安いのが特徴です。
また、グニャグニャっと曲げたようなデザインにも加工出来るため、曲面の屋根や壁などにも使用可能という特徴も持っています。
さらに、太陽光発電は熱に弱く、温度が上昇すると変換効率が落ちてしまいますが、アモルファスシリコン系は熱に強いのも特徴の一つです。
当初、太陽光の照射による経年劣化が早いという問題が有りましたが、近年の技術開発により寿命は２０年以上と大幅に伸びています。
単結晶とアモルファスシリコンのハイブリッド
アモルファス単体では発電効率は低いですが、単結晶と組み合わせた製品の開発が行われ、アモルファス系単体の物と比べて発電効率が飛躍的に伸び、さらに夏場の高温時の変換効率低下を押さえた製品も発売され、今後もっとも注目される素材です。
特に、SANYOの開発した「HIT太陽光発電モジュール」の発電効率は世界No.1です。※１。
夏場の高温時に強いので、暑い夏にも効率が落ちにくいので、沖縄にぴったりの太陽光発電パネルです。
※１：セル変換効率19.7％により実現。詳細は「三洋電機株式会社」のホームページでご確認下さい。
３．結局何を選べばいいのか
上記を要約すると以下のような特徴になります。
多結晶タイプは、量産に向いており、製造コストが低いため、製品価格が安く、導入費用を安く抑えられる。
アモルファスタイプは、非常に低コストで製造出来る反面、変換効率低いのが難点で家庭用としては非力に思えます。
単結晶タイプは、製造コストが高い為に、製品価格は高いですが、１０年以上使う物と考えると高い発電効率は魅力です。
耐久性に関しては、ほぼ横並びといって良いでしょう。いずれの素材を使ったパネルもメーカー保証は１０年ですが、期待耐久性は２０年〜３０年と言われています。
2009年10月より実施された、電力会社による太陽光発電余剰電力の買取価格が従来の２倍（４８円／ｋWh）になる政策により、より発電効率の重要性が増してきました。この状況では、初期費用を低く抑えるより、変換効率の高い単結晶タイプを選んだ方がお得と、日進は考えます。
特に、変換効率の高いアモルファスシリコンと単結晶シリコンのハイブリッドタイプ、SANYOの「HIT太陽光発電モジュール」を強くおすすめします。
※「HIT」・「SANYO」は三洋電機株式会社の商標です。
