太陽光発電・ソーラー発電システム・太陽電池百科

　地球温暖化対策の一環としての二酸化炭素削減に向けた低炭素社会の実現に向けて太陽光発電にも大きな期待が寄せられています。しかし、太陽光発電の発電コストは、全国平均で約46円/kWhにもなっています。国が目標としている一般家庭用電力料金並みの23円/kWhと比較すると2倍の開きがあり、現段階ではお話にすらならないといった状況です。日本は、太陽光発電の生産量は今のところ世界でトップの位置にいますが、太陽光発電の累計導入量では環境先進国のドイツに抜かれています。ドイツでは太陽光発電の普及の国策として、電力会社に非常に高い買取を義務付けているからです。これが日本では電力会社の強い反発によって実現できていません。経済産業の中長期計画である「Cool Earth-エネルギー革新技術計画」では、太陽光発電の発電コストとして2020年には14円/kWh、2030年には7円/kWhを目指すとしていますが道のりは困難です。

　太陽光発電の発電コスト削減を目指す中で現在注目されている技術は、第1世代の結晶シリコンの太陽光発電と比較して生産コストがかなり低くなる第2世代の太陽光発電であるシリコン薄膜系太陽光発電です。シリコン薄膜系の太陽光発電は、単層ではエネルギー変換率が低いのですが、これを多層化によって太陽光発電変換率を大きく向上させることが可能となりました。

　太陽光発電に使用されている半導体材料別で分類してみると、シリコンを使うものとガリウムヒ素などの化合物を使うものに大きく分けられます。また、太陽光発電では、シリコン系のなかでも、シリコンの結晶をスライス加工してウエハをつくるバルク系と、シリコンをガス化して太陽光発電基板に蒸着させる薄膜系に分けることができます。現在の太陽光発電は、シリコンバルク系が主流ですが、今後、有望視されるのはシリコン薄膜系の太陽光発電といわれています。

　しかし、シリコン薄膜系の太陽光発電のエネルギー変換効率は、モジュールで10％前後、シリコンバルク系の15％前後に対して、変換効率が3分の2程度にとどまっているのが現状です。とはいうものの、シリコン薄膜系の太陽光発電のシリコン使用量は、シリコンバルク系の100分の1に過ぎないため、急騰しているシリコン価格にも十分に対応できるものとなっています。シリコンバルク系の太陽光発電と比べてシリコン薄膜系の太陽光発電は、製造工程がシンプルで、さらに現状の性能のものであれば、5m2規模の大面積の太陽光発電をロール紙のように製造できるという強みもあります。

　「Cool Earth-エネルギー革新技術計画」では、超高効率薄膜太陽光発電として、2010年の製造コスト100円/W、モジュール変換効率12％に対し、2030年には製造コスト50円/W、モジュール変換効率18％を打ち出しています。これに向けては、困難な道のりですが、決して達成できないものではないといわれています。

　太陽光発電ソーラーシステムなら地震や台風などの災害によって、長時間停電になった場合でも、自立運転モードで室内に電気を供給することができます。太陽光発電ソーラーシステムの自立運転モード専用のコンセントに、使用したい電気製品を差し込めば、発電している量に相当する電気を使用することが可能です。停電の場合には、自立運転モードで、システム専用コンセントのみAC100V（最大1.5kwまで）を使用できます。

　太陽光発電ソーラーシステムに備わっている自立運転機能は、あくまでも付加機能であり、発電システムの出力のみに頼る非常に不安定な電源です。一般的な負荷を必要とする動作開始時のピーク電力にも供給できるようになってはいません。また、太陽光発電ソーラーシステムの一部モデルでは、長時間に及ぶ停電の場合、サービス点検業者によるによる自立運転設定が必要となる場合があります。

　太陽光発電ソーラーシステムは、天候条件や時間帯によって一定の制約はあるものの、自立運転に切り替えることで、AC 100V (最大１.５KWまで)が使用できます。これを上手に活用すれば、電気が復旧するまででも、さまざまな電化製品を使用することができます。実際に、完全な停電状態の中で、太陽光発電ソーラーシステムを設置していた家では、電気炊飯器でご飯が炊けたそうです。このほかにも、例えば、テレビやラジオなどを使用して災害時の最新情報を確認したり、携帯電話を充電しておくことができるなど、万一の停電時にも、様々な場面で活躍するのが太陽光発電ソーラーシステムです。