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太陽光パネル変換効率とは

タイヨウコウパネルヘンカンコウリツ

2013/10/09 16:14
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新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の掲げる変換効率の目標(出所:NEDOの「太陽光発電ロードマップ(PV2030+)」)
新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の掲げる変換効率の目標(出所:NEDOの「太陽光発電ロードマップ(PV2030+)」)
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 太陽光パネル(太陽電池モジュール)が太陽光を電気に変換する効率。変換効率が高いと同じ出力のパネルなら面積が小さくなる。メガソーラー(大規模太陽光発電所)の場合では、設置面積が減るため、架台を含めた建設工事費用が少なくて済む。逆に言えば、同じ面積にパネルを敷き詰めた場合、変換効率が高い分だけ、出力規模が増えることになる。海外に比べ、土地代が高く、設置面積の限られる日本のメガソーラー事業では、変換効率の重要性はより高い。

 太陽光パネルは、複数の太陽電池セル(発電素子)から構成される。太陽電池の研究開発の段階では、太陽電池セルの効率が話題になることが多いが、セルをパネル(モジュール)に組み上げると、配線の電流ロスなどで効率は下がる。発電事業で重要になるのは、太陽光パネル変換効率とそれを交流に変換するパワーコンディショナー(PCS)の変換効率も加味した、太陽光発電システム全体の効率になる。

 現在の太陽電池は太陽光の持つエネルギーの一部しか電気に変換できない。現在、主流の半導体を使った太陽電池は、太陽光を受けて励起して電子が移動することで発電する。半導体の種類によって、励起する光の波長が決まっている。結晶シリコン系よりも、複数の半導体を使った化合物系太陽電池の方が理論的な変換効率が高いのは、発電に使える光の波長が広いからだ。結晶シリコン系太陽電池の変換効率が頭打ち傾向なのに比べ、化合物系太陽電池の変換効率は技術開発によって向上する余地が高いといわれるのはこうした技術的な背景がある。

 量子ドット型太陽電池など、半導体とは違った原理で発電する太陽電池の研究が進んでおり、将来、こうした革新的な太陽電池が実用化されれば、変換効率が40%近くに達するような高効率の太陽光パネルが商品化される可能性もある。

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