太陽光パネルの種類は?単結晶・多結晶・薄膜・ペロブスカイトの違い

太陽光パネルのカタログには、「単結晶」「多結晶」といった言葉が出てきます。何が違うのでしょうか。夏は、日差しが強いのに、発電量が思ったほど増えないのは、なぜでしょうか。

この記事では、パネルの種類と、基本のしくみを、やさしくまとめました。

パネルの特徴(基本)

セル。太陽電池の基本の単位です。結晶系は、厚さ0.15〜0.2mmほどの、薄いシリコンの板に電極をつけたもので、電圧は約0.5〜0.6Vです。電流は面積に比例し、156mm角で8A前後です。
モジュール。セルを必要な枚数、直列につないで、強化ガラスや樹脂、フィルムでおおい、アルミの枠をつけたものです。屋外の環境に耐えるように、パッケージ化されています。
アレイ。モジュールを複数枚、直列や並列につないで、架台にのせたものです。

単結晶。シリコンの結晶が、規則正しく並んだセルを使います。電気に変える効率(変換効率)は高めですが、高純度のシリコンをたくさん使うので、製造のコストは高くなります。
多結晶。シリコンの結晶が、不規則に並んだセルを使います。単結晶に比べて、面積あたりの変換効率は落ちますが、価格が安いのが特徴です。
アモルファスシリコン(薄膜)。薄膜シリコン太陽電池の一種です。変換効率は低めで、結晶シリコンに比べると、光をあて続けると、効率が悪くなる傾向があるようです。
ペロブスカイト。ペロブスカイト結晶を使う、日本で開発された太陽電池です。シートに印刷するように、塗って、簡単につくれること、変換効率がシリコン並みに近づいていること、軽くて柔らかく、折り曲げられることから、次世代の太陽電池として期待されています。くわしくは、ペロブスカイト太陽電池とはの記事をご覧ください。

パネルには、表面の温度が高くなると、出力が下がる性質があります。受ける日射が同じなら、冬より夏のほうが、出力が下がります。発電量は、日射量に、ほぼ比例しますが、夏は、日射が強くても、温度が上がる分、思ったほど増えません。

快晴の日は、昼にかけて山のように発電量が増え、薄曇りでは、出力が小さくなり、雲が厚い日や雨の日は、さらに小さくなります。天気ごとの電気の使い方は、太陽光発電は曇りや雨の日、夜はどうなる?の記事で説明しています。

日射の強さ、設置の条件(向き・角度・まわりの環境)、地域の差、温度でも、発電電力は変わります。カタログの数字の読み方は、太陽光発電のカタログの数字の読み方の記事をご覧ください。

単結晶は効率が高めで、多結晶は価格が安めです。薄膜は効率が低め、ペロブスカイトは、軽くて曲がる、次世代の電池です。パネルは、温度が上がると出力が下がるので、夏は、日射が強くても、発電量が日射ほどは増えません。