太陽光発電における「変換効率」とは?

公開日: : 太陽光発電の仕組み

henkankouritu

無視できない「変換効率」

太陽光発電を検討しているときに、変換効率という文字は必ず目にすることでしょう。変換効率とは、太陽光パネルが太陽光を受けて電気に変換する時、面積あたりどれくらいの効率で電気を生みだすかを示した言葉です。つまり、同じ面積の太陽光パネルでも、変換効率が高いもののほうが多くの電気を生みだしてくれるため、太陽光の恩恵をよりよく受けられると言えます。

個人住宅は屋根に設置することになるため、設置できる面積が限られています。また、メガソーラーなどの大規模太陽光発電を行う場合には、できるだけ狭い面積に設置したほうが建設工事費用を抑えることができます。そのため、変換効率ができるだけ高い太陽光パネルを限定された面積に敷き詰めることによって、出力規模を増やしていくことが大切になるのです。特に、海外ならば砂漠や広大な空き地などに設置することで土地代を安く済ませることができますが、日本は土地が狭いため土地代が高く、設置面積が限られてくるだけに、日本の太陽光発電事業では海外以上に変換効率が重要視されています。
 

変換効率の正しい考え方を身につけよう

そもそも、太陽光パネルは複数の太陽電池セルを並べて作られたものです。太陽電池に関する記事を読んでいると、セルの変換効率が伸びていることが話題となることが多く、セル段階での変換効率を基準に考えてしまいがちなのですが、実際にはこのセルを組み合わせて太陽光パネルを作り上げた時、配線の電流ロスなどで変換効率は下がるものです。

また、太陽光パネルで作られた電流は直流電流であるため、これを住宅で使える電力にするためには、パワーコンディショナーで交流電流に変換する必要があり、ここでも変換効率という言葉が出てきます。したがって、太陽光発電の変換効率を考える時には、

・太陽電池セルではなく太陽光パネルの変換効率を考える
・パワーコンディショナーの変換効率と混同しない
・太陽光パネルとパワーコンディショナーの両方の変換効率を同時に考え、太陽光発電システム全体の変換効率を考える

ということが大切になります。

変換効率の向上が急務

現在の太陽電池の技術では、それほど変換効率は高くなく、太陽光のエネルギーの一部しか電気として活用できない状態です。それでも、地球上に無限に存在するシリコンと太陽光を使った発電方法であることから注目を浴びています。

しかし、シリコンで作ったセルよりも、複数半導体を組み合わせた化合物で作ったセルの方が変換効率が高いことが判明しつつあります。これは、半導体の種類によって太陽光の受け入れられる波長が異なるため、シリコン単独ではなく、いくつもの半導体を組み合わせたほうが発電に使える光の波長が広くなるという原理です。このように、理論的には複数の半導体を組み合わせた化合物系太陽電池の方が見込みがあるとされており、様々な研究が行われています。

現在、太陽光発電は変換効率や稼働時間が限定されるため、原発推進派からは頼りにならない発電方法であり、原発を再び隆盛に導く論拠ともなっています。しかし、原子力発電の原料となるウランは枯渇性資源であり、さらに自然災害の影響によって、福島第一原発のような惨劇が繰り返される可能性もあります。太陽光発電が原発論者に反論を許さないようにするには、変換効率を上げるための技術開発を積極的に行った上で普及率も上げていき、原発以上の発電量を確保する必要があります。

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