太陽光発電システムの導入を考える際に、第一に挙げるのはシステムの中で、一番価格が張る太陽光パネル（太陽電池モジュール）の価格ではないでしょうか。

もちろん、設置業者さんの選択も大事なポイントになるのは当然のことです。

太陽光パネルは、太陽光からの光エネルギーを電気エネルギーに変換する入り口になります。

その性能が電気エネルギーを生み出す大元になるので、導入時にはしっかりとチェックする必要があります。

実際のところ、日本国内だけでなく外資系の製品もあります。

20年以上も付き合うわけですから、コストパフォーマンスを前提にすると、変換効率の性能、そして安全、安心が求められています。

それだけでなく、日常的に使う電気代にも大いに関係してきますので、太陽光発電システムの要になる太陽光パネルにもっと関心を寄せる必要があります。

そこで、現在日本市場で販売されている太陽光発電システムと、太陽光パネルについて見て行くことにいたします。

太陽光パネルで電力が生まれる仕組み

太陽はエネルギーの塊と言えることができます。

太陽光もそうですし、太陽熱もエネルギーを持っています。

しかしながら、私たち人間は、その一部しか利用していません。

そこで、太陽光の利用について、エレクトロニクス技術の進展、中でも半導体の原理（トランジスタやＩＣ、ＬＳＩ、VLSIの発明に繋がっています）を使って、光エネルギーを電気エネルギーに変換する技術を開発したのです。

従来の化石燃料や原子力による電気エネルギー創出は、地球環境に大きな負荷を与えてきましたが、太陽光パネルの登場は、まさに、二酸化炭素の排出量を抑えるクリーンエネルギー時代の到来を告げる転換点になります。

太陽光発電は、光から電気を生み出します

太陽光発電の特徴は、化石燃料や原子力のように物理的に原材料を必要としない発電システムということができます。

つまり、半導体の原理を利用することで光エネルギーを電気エネルギ―に転換するシステムということになります。

電気の発生には電子が関係していることは理科の時間に勉強したことがあるのではないでしょうか。

まさに、太陽光発電にもその電子が関係しています。

この電子はすこぶる光への反応がよく、物質が光を受けると、その中にある電子が光からのエネルギーを吸収するのですが、それが太陽パネルの場合では、電子を選別した上で電気回路に送出します。

半導体の性質を利用

ここで、半導体の性質を使うことになります。

そもそも半導体が通電するには条件があり、電気を通したり、通さなかったりします。

そして、n型とp型の2種類の半導体を重ねることで電気を生み出す仕組みになっています。

具体的には、n型半導体の電子は動きやすい上に数も多く、重なった素材へ電子（－）が移動しやすくなっています。

一方のp型半導体は移動する電子が少なく、その代わりに正孔（＋）といって電子が足りない場所があります。

この2種類の半導体を接合すると、これまで見てきた半導体の性質から、電子はn型へ、正孔はあp型半導体の方へ移動します。

そうなることで、それぞれn型がマイナスに、p型がプラスに帯電することになります。

そして、そこで太陽光を受けると光エネルギーが、また電子と正孔を生みだし内部電界に誘導されることで帯電を繰り返します。

こうした結果、起電力が生じることで、電子は電気回路を通じてn型からp型に移動させられ電流が発生するわけです。

しかしながら、この電流は直流なのでこのままで使うことは出来ません。

パワーコンディショナーで交流に変換して使うことになります。

太陽光パネルのメーカー別の日本国内におけるシェア

半導体技術は日本のお家芸です。

太陽光発電システムの登場後は、それこそ世界をリードしてきましたが、技術のリードは装置産業の宿命であり、生産装置の標準化が進むと誰でも作れるようになりました。

その結果、太陽光パネルの生産はコモディティ化し、新興国の追い上げを受けるようになっています。

日本国内では、海外製品よりも高価格という背景がありますが、一般家庭用では信頼性とサービス活動を通して、しっかりとシェアを確保しています。

次に、直近二年間のシェアを紹介いたします。

＊月刊スマートハウス2016年8月号での発表

太陽光発電システムの発電量はどれくらい？計算式もご紹介

普通の家庭であれば、1年間の電力量は多くても夏場の冷房、冬場の暖房を入れて、5,000kwh程度と考えられます。

これを、頭に入れておいてから、太陽光発電システムの発電量を見て行きますと、次のようになります。

太陽光発電での発電量は、パネル1kwあたり、おおよそ1,000kwhと考えるのが妥当でしょう。

そうしますと当然、最大発電量や1日の発電量とか、パネルの劣化による発電量が落ち込みや、実際に太陽光発電システムを導入した場合、どの程度の発電量を確保できるのか、メリットを含めて気になります。

そこで、次にその発電量について見て行きましょう。

太陽光発電システムの発電量の単位とは？

太陽光発電システムの導入に関わるようになると、急にkwとかkwhとかにお目にかかる機会が増えてきます。

特に、発電量は自家使用にしても売電にしても、最大の関心事でこれを外しては、太陽光発電システムを語ることは出来ません。

kwとkwhではhがついているかついていないかで、意味合いが変わってきます。

では、その違いはどこにあるのかをチェックしてみましょう。

▼kw（キロワット）とは？

最初にkwという単位です。

物理の時間でオームの法則、電圧（E）＝電流（I）×抵抗（R）を習ったはずですが、その時に、電力（W）＝電圧（E）×電流（I）も一緒に勉強しませんでしたか？

これが、電気製品が使われた時の電力のことを指しています。

仮に、60wの蛍光灯があった場合、それを点灯して使用するのは60wの電力を消費することになります。

そして、kwはwがキロ、つまり1000倍の単位を示し、1000wということになります。

▼kwh（キロワットアワー）とは？

一方のkwhは、先の電力消費量の単位であるkwに、時間（Hour）の単位のhを付けています。

つまりこれは、1時間当たりの電力の消費量のことで、消費電力量＝消費電力×時間ということになります。

例えば100ｗの冷蔵庫は一年中使用していますが、その場合の消費電力量は

100(ｗ)×24×365（時間）＝876,000w＝876kwh

ということになります。

冷蔵庫の場合は一年中でしたが、600wのアイロンを1週間に1回30分を1年間使用した場合の消費電力量は

消費電力量＝600（ｗ）×52（週）×0.5（時間）＝15,600（wh）

で、年間で15.6kwhの消費電力量ということになります。

つまり、冷蔵庫（100w）の6倍の電力量ですが、使用する時間が短く回数が少なければ、それだけ消費電力量は少なくなるわけです。

太陽光発電システムの場合では、発電設備の総出力量がkwで、それに電力生産に関わる時間数を掛け合わせたのが発電量になり、kwhで表せることになります。

太陽光発電システムの計算式

太陽光発電システムを導入する場合、どの程度の発電能力があるのでしょう。

そして、それによって年間の総発電量がどの程度になるのか、さらに言えば、発電量と投資金額の関係を見るコストパフォーマンスが問題になります。

そこで、導入する太陽光発電システムの発電量を、計算式を使って算出してみます。

その式は次のようになります。

発電量に計算式は、日射量×日数×パネルのkw数×1,000×（1－ロス率）で表せます。

各数値は下記の通りです。

＊    該当するエリアの日射量はNEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）がWeb上で公開しています。

＊    ロス率：発電システムを設置した場合、100％フル活動できるわけではなく、当然、ロスが出てきます。全部で25％程度ぐらいが想定されています。

太陽光発電システムでロスとして挙げられるのは、例えば、

• 太陽光パネルが日射を浴びて温度が上昇し、それによるロスが発生します。（マイナス率15％）
• 発電された直流を交流に整流するパワーコンディショナーのロス。（マイナス5％）
• その他のロスとしては、太陽光パネルからブレーカーまでの回路や配線でのロスや、パネルが汚れた場合に見られるロスが含まれています。（マイナス5％）

などがあります。

太陽光発電で1日に発電できる量とは？

こうしたことを整理すると、太陽光発電の年間の発電量の式は次のようになります。

発電量（kwh）＝日射量（kwh/㎡・day）×日数（day）×kw数（出力）×1,000kw(標準日射強度kw/㎡)×（1－太陽パネルの温度上昇ロス）×（1－パワーコンディショナーのロス）×（1－その他のロス）

ということで表せます。

ここで、実際に仮の数字を入れて例示してみると

発電量＝3.8（kwh/㎡・day）×365（日）×4.26kw（出力）×１ｋｗ×（１－0.15）×（1－0.05）×（1－0.05）＝5909×0.767＝4,532kwh

となり、日射量3.8の地域で、365日出力4.26kw太陽光発電をした場合、ロス率を76.7％とした場合、予定される総発電量は4,532kwhとなることが分かります。

一日当たりでは、12.4kwhということになります。

＊ここではロス率を76.7％にしていますが、平均的に見ると75％を前提して考えればいいようです。

太陽光パネルの発電量をアップするにはどうしたらいいのか？

▼太陽光発電システムを導入した場合の総発電量の計算式

【日射量×日数×パネルのkw数×1,000×（1－ロス率）】

から発電量を増やすには、すべてが掛け算の式ですので変数となる部分の数字を増やせばいいことになります。

この計算式の変数は日射量、パネルのkw数、それにロス率ということになります。

この中で、日射量はその地域の日照の問題があるので、それによってかなり変動します。

そして、発電システムのkw数はシステムの変換効率のアップやパネル数の枚数によって変動します。

さらに、太陽パネル特有の熱によるロス、パワーコンディショナーのロス、配線や分電盤のロスなどがありますので、これらの分野の改善が発電量に影響を及ぼすことになります。

日射量以外は、メーカーサイドの技術革新が必要なのですが、年々製品機能の向上が見られていることから、今後の製品に期待するところが大きくなってきます。

太陽光パネルの発電量は劣化していくのか？

どのようなハードウエアシステムでも経年には勝てず、劣化していくことを避けることは出来ません。

太陽光発電システムも同様で、年を重ねるごとに発電効率が低下することは否めません。

実際に、10年以上の耐用年数があるといいながらも、それは導入時の効率をそのまま維持しているのではなく、パネルや機器類の劣化も当然あるわけで、性能が落ち込むことはやむを得ないことになります。

性能、効率が落ちることは即自家用使用や売電に関係します。

一般的に言われているのは、太陽光発電システムの導入後、20年経つと90％、30年後では80％に低下するとされています。

これはパネルだけでなく、パワーコンディショナーもハード的に経年劣化を起こします。

特に、パネルは時間的な劣化だけでなく、季節や天候によっても劣化することから長期的なメンテナンスが必要になります。

例を挙げれば、日本の四季は亜熱帯に近い気候もあれば、台風や大雪の日もあるように様々で、このことが劣化を一層促進する要因になっています。

そして、発電システムの劣化は発電量を低下させることに繋がりますので、どうしたって、メンテナンスに注目せざるを得ません。

投資資金の回収のためにも発電システムの円滑な稼働、つまり、劣化を防ぐ対応が必要とされます。

太陽光パネルの素材ごとの経年劣化

グリーンエネルギーナビの「パネルの種類ごとの経年劣化表」によると、パネルにどんな素材を使っているのかで、劣化に影響があるとしています。

太陽光パネル素材別に劣化表を見てみましょう。

このような結果が発表されています。

技術革新は新しい太陽光パネルの新素材、そして、技術の深耕で効率性が上がるような努力・研究を続けています。

太陽光パネルの変換効率とは？変換効率で選んでもダメ？

照射された太陽エネルギーを100％電気エネルギーに変換できればいいのですが、そんなことは物理的な特性からして、それこそ100％無理なことと言わざるを得ません。

では、太陽光パネルの変換効率はどのような意味を持っているのでしょうか。

太陽光パネルの変換効率は、太陽からの照射されたエネルギーを、どの程度電気エネルギーに変換できるかパーセンテージの数値で示すもので、単位面積当たりどれくらいの発電量があるのかを、光量、温度を一定の同じ条件の下で示します。

これは、「STC」と呼ばれる世界共通の基準で、世界中で同じ基準での測定ができるようになっています。

この基準に従って、太陽光パネルに照射した光エネルギーが、直流の電気エネルギーに何パーセント変換できるかを見るのが変換効率ということになります。

実際に、カタログなどに記載されている数値は、このSTCによる変換効率となっています。

というのもこれがあると、製品同士の客観的な性能が比較できますし、設置状況下での発電量を見出すことができるようになるので便利です。

太陽光パネルの変換効率の計算式

因みに、変換効率を計算式で示すと次のようになります。

変換効率＝出力電気エネルギー/入射する太陽光エネルギー

で表せます。

例えば、太陽光エネルギーは、1㎡あたり1kwのエネルギーがあり、これが1㎡の太陽パネルに照射された時、太陽光パネルが150wを発電した場合、この太陽光パネルの変換効率は15％ということになります。

計算式に当てはめると、

変換効率＝150（w）/1000（w）＝0.15(15％)

ということになります。

逆に言うと、変換効率が24％だとすると、㎡あたり240wの発電量を得ることができることになり、極力、変換効率が良い太陽光パネルを選んだ方がいいということになります。

太陽光パネルは変換効率で選んでもだめ？

そこで、変換効率がいいものを選んだほうが良いのかを検討してみます。

確かに、変換効率が高いほど㎡あたりの発電量は増えるのは先の計算式の通りですが、変換効率の高い太陽光パネルは、当然価格も高いので、コストパフォーマンスでいうと必ずしも効果的とは言えない場合もあります。

太陽光パネルの素材によっても、それぞれの特徴があり、変換効率が高くても、高温時には出力低下を来すとか、変換効率は悪いが影や高温時にも強いタイプのものもあり、一概に、変換効率だけの選択にそぐわないこともあり、変換効率がいいからと言って、得だとは限らないことがあります。

したがって、太陽光パネルの性能を見るには変換効率は大事なポイントですが、実際の導入時の諸条件を併せて考えることが必要で、いずれにしても太陽光発電システム全体をイメージすることが大切になります。

太陽光パネルにかかる価格の具体例

1993年の太陽光発電ステムが登場した時の費用は、370万円/kwでしたが、その後、技術革新や導入世帯数の増加による生産効率も働いて、2016年～2017年前半までの補助金申請（131,182）分の分析によると、太陽光発電システムの費用は38.5万円/kwと、実に1/10まで下がっています。

例えば、4.2kwの設備で言いますと、38.5万円×4.2kw＝161.7万円の導入費用となっています。

太陽光パネルの費用は、システム全体の費用分析をすることで明らかになります。

その費用構成は、自然エネルギー財団の2014年のアンケート調査（太陽光発電事業の現況とコスト2014）による分析では、次のようになっています。

• 太陽光パネル：40％
• パワーコンディショナー：11％
• 架台：12％
• 工事費用：23％
• その他：14％

この数値は飽くまでも一般的なものなので、メーカーやシステム規模、設置場所などによって変わってくることがあります。

太陽光発電システムの費用内訳

こうしてシステム構成を見て行きますと、工事費用はほぼ固定されてしまいますので、太陽光パネルやパワーコンディショナー、架台などの価格低下が太陽光発電システムの導入費用に影響することになります。

因みに、38.5万円/kwの内訳をブレークダウンしますと。

• 太陽光パネル　　　　　　　17.0万円
• パワーコンディショナー　　  4.5万円
• 架台　　　　　　　 　　　　 4.5万円
• 工事費用　　　 　　　　　　 7.1万円
• その他　　　　　　　　　　  5.4万円

のようになります。

1KWにかかる相場

そこで、次にkwあたりの価格を見て行きますと、前項の例を参考にして、仮に4.2kwの太陽光発電システム導入で161.7万円かかった場合、太陽光パネルの費用は、161.7×0.4＝64.68万円となります。

とすると、太陽光パネルのkwあたりの費用は、64.68÷4.2＝15.4万円ということになります。

自然エネルギー財団の調査から見てとれるのは太陽光パネルのkwあたりの太陽光パネルの費用は、海外メーカーでは10～12万円で、高い場合でも16万円程度なのに対して、国内メーカーでは10万円以上20万円と幅広く分かれています。

このことから、国産メーカーの太陽光パネルのkwあたりの単価は17～18万円前後が平均で、海外メーカーでは12万円あたりが平均価格のようです。

太陽光パネルの状況は上記の通りになっていますが、実際に、太陽光発電システムを導入する際のkwあたりの相場はどのようになっているのでしょうか。

＊4～6kwの発電システムで、太陽光パネル、システム費、工事費用が含まれています。

＊ネット上の最安値を表示

＊エコライフから抜粋

実際の導入に際しては、数社からの見積もりを取ることをお勧めいたします。

徹底比較！おすすめメーカー一覧

太陽光発電システムの導入に際しては、施主側のいろいろなニーズがあるので、それにマッチしたシステムを選ぶことがポイントになります。

では、そのニーズにはどのようなものがあるのでしょうか。

例えば、価格を最優先にする場合もあるでしょうし、あるいは、面積や屋根の形状の場合もあるでしょうし、どの程度の保証があるのか気になることもあるでしょうし、導入されている実績を大事にする場合もあるでしょう。

さらに、安全・安心が大事と思う場合もあるでしょう。

そして、最大発電量で選ぶこともあるでしょう。

したがって、自分がポイントとするところの解決策を提案してくれるメーカーを選ぶことが重要になってきます。

太陽光発電メーカーの満足度

因みに、ローカルワークスが太陽光発電システムの導入をした950人（最近5年以内に導入）に対して、

• 満足度
• 購入先
• 見積もりの会社数
• 太陽光発電システムの導入の初期費用
• パネルの搭載量
• 導入前の予想初期費用の回収見込み期間
• 月々の売電収入
• 導入後の初期費用回収までの見込み期間
• 導入して満足・不満な点

についての調査を行っています。

それによると、満足度の調査で

1位：東芝　　　　　　　　　　69％

2位：京セラ　　　　　　　　　54％　　　

3位：パナソニック　　　　　　53％

4位：シャープ　　　　　　　　51％

5位：三菱電機　　　　　　　　49％

6位：ソーラーフロンティア　　40％

の順位となっています。

この背景には価格だけの選択肢ではなく、発電効率の高い国産メーカーの存在がポイントになっているようです。

実際の購入価格については、180万円以上が54％を占めています。

したがって、どのメーカーを選ぶかは、総合的に判断して一番マッチングの良いメーカー、そして、発電システムを選ぶことが大切になります。

太陽光発電システムの導入の視点

これとは別に別の4つの視点で見てきますと次のようなことが挙げられます。

▼価格からの視点（出来るだけ安く、予算が限定）

この視点からすると、海外製品が選択されることが多くなりそうですが、コストと発電効率との関係をも極めることが大切になります。

1位：ソーラーフロンティア

2位：京セラ

3位：シャープ

4位：三菱電機

5位：東芝

6位パナソニック

▼面積・屋根からの視点（屋根の面積が狭い、屋根の形状が複雑）

この視点では、価格が高いシステムであっても稼働条件がよくなるような選択が望まれます。

1位：京セラ

2位：三菱電機

3位：東芝、パナソニック

        :シャープ、ソーラーフロンティア

▼保証期間からの視点（長い間使うので保証期間が）

多くのメーカーの太陽光パネルの保証期間は経年によって異なりますが、20年、25年保証になってきています。

周辺機器では10年、15年と多少の違いがある場合が多いようです。

1位：パナソニック

2位：東芝

3位：三菱電機

　　:京セラ、シャープ、ソーラーフロンティア

▼発電量からの視点

発電効率は売電に影響しますので、狭い面積の場合では効率の良いものを選ぶようになるようです。

1位：ソーラーフロンティア

2位：東芝

3位：パナソニック

　　:シャープ、京セラ、三菱電機

このような視点で太陽光発電システムを見てきますと、どのような基準で選べばいいのか迷うことがあるかも知れませんが、200万円前後の投資、車一台を買うのと同じようにしっかりと勉強することが大切になります。

そして、どのような販売店、業者さんと契約をするのかも、後々問題になることがありますので、安心感、信頼感が持てるような業者さんを選ぶようにしたいですね。

太陽光発電システムをもっと身近に！

太陽光発電システムのいいところは、環境の守育とエネルギー革命を同時に行えることにありそうです。

エネルギーそのものを自分で作ることで、二酸化炭素の排出がないこと、地球環境に負荷を与えないこと、節電に対する関心が高まることが挙げられます。

そして、何よりもエネルギーに対して個々の力は小さくてもそれがマスになれば、大きなうねりを作り出すムーブメントを作り出せることです。

そういう意味では、多くの人たちが太陽光発電システムにもっと興味を持つことで、電気エネルギーを作り出す醍醐味を味わって欲しいものです。

再生可能エネルギー導入は時代の趨勢（すうせい）！

自然エネルギー、再生可能エネルギーは、地球温暖化問題や温室効果ガスが焦点になる前からどのような形で導入するのか話題に挙がっていました。

なぜなら、地球環境だけでなく生命の存在を脅かすリスクがあったからです。

特に、東日本大震災後の東京電力福島原子力発電所のメルトダウン以来、化石燃料発電や原子力発電による、電気エネルギーの生産体制に疑問を感じる機運が高まり、その分だけ自然エネルギー、再生可能エネルギーに注目するようになってきています。

中でも、無尽蔵でコストのかからない太陽光発電システムは最も期待されるもので、多くの国が積極的に導入しようとしています。

ドイツのように脱原子力を打ち出すことで、太陽光によるエネルギー革命を率先している国もあります。

日本でも環境意識に目覚め、太陽光発電システムの他に、風力や地熱、バイオマスなどの環境にやさしい電気エネルギーの開発マインドが醸成されつつあり、今後の進展が楽しみになっています。

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