ソーラーパネルの仕組みを徹底解説！構成・素材・発電量なども紹介！

ソーラーパネルは太陽光発電を行うための設備であり、太陽の光エネルギーを電力に変換する役割を持ちます。発電した電力はポータブル電源や蓄電池に貯めたり、そのまま自宅の電気機器に電力を供給できたりします。

しかし、ソーラーパネルを導入する場合、メリットだけでなく一部デメリットも考えられるため注意が必要です。

そこで今回は、ソーラーパネルの仕組みや構成・素材、導入するメリット・デメリットを解説します。最後までご覧になれば、ソーラーパネルや太陽光発電について深く理解できるはずです。

太陽光発電に必要なソーラーパネルの仕組み

ソーラーパネルは、太陽光発電を行うための太陽電池をパネル状にした設備です。正確には太陽電池を複数集め、アルミ枠などに入れて大きなパネルにしたものを指します。

ソーラーパネルという名称以外にも、場合によっては「太陽電池板」や「太陽電池モジュール」などと呼ばれることがあります。

そもそも太陽光発電は、太陽の光がソーラーパネルに当たると「光起電力効果（ひかりきでんりょくこうか）」や「光電効果（こうでんこうか）」という現象が起こり、太陽電池を構成している半導体の電子が動き、太陽の光エネルギーが電力として変換される仕組みによって発電されます。

なお、太陽電池には「電池」という言葉が使われていますが、本来の電池の役割ではなく、太陽電池は発電機の役割を果たしています。

ソーラーパネルの構成

ソーラーパネルはたくさんの太陽電池をつなげたものであり、太陽電池の単位によって呼び方が異なります。セル・モジュール・ストリング・アレイの順番で単位が大きくなります。

セル

ソーラーパネルを構成する基本的な単位が「セル」です。ソーラーパネルは、このセルが複数枚組み合わさって構成されています。

モジュール

セルを組み合わせて1枚のパネルにした単位が「モジュール」です。このモジュールは、太陽光パネルやソーラーパネルと基本的に同じ意味を持ちます。屋外で利用できるよう、樹脂やガラスで保護されているのが特徴です。

ストリング

「ストリング」はモジュールを直列でつないだ回路を指しており、「ブロック」や「グループ」と言い換えることもあります。このストリング構成によって発電量が変化するため、ソーラーパネルを製造する際の重要ポイントの1つだとされています。

アレイ

ストリングを複数組み合わせたものが「アレイ」です。このアレイの容量が大きければ大きいほど、ソーラーパネル全体の発電能力が向上します。

ソーラーパネルの素材｜シリコン系・化合物系・有機系

ソーラーパネルに採用されている素材は1つだけではありません。代表的な素材として、シリコン系・化合物系・有機系の3種類が挙げられます。それぞれの素材は、以下のように特徴が大きく異なります。

シリコン系

最も一般的な素材が「シリコン系」です。シリコン系のソーラーパネルと言っても、単結晶タイプ・多結晶タイプ・アモルファスシリコン・HIT（ヘテロ接合型）など、複数の種類に分けられます。

この4つのうち、日本の家庭用設備で主流なのが単結晶シリコンです。1つのセルが1つのシリコン結晶によって作られているため、単結晶シリコンと呼ばれています。

化合物系

「化合物系」は、銅やインジウムなどの物質を混ぜて作ったものです。パネルにシリコンを使用していないため、ほかの素材に比べて低コストで生産できるのがメリットです。

また、年数が経過しても劣化しづらいという特性を持つほか、製造時の消費エネルギーはシリコンよりも少なく、二酸化炭素の排出量を減らせるため、環境に優しい素材とも言われています。

有機系

「有機系」のソーラーパネルは、シリコンなどの無機物とは異なる有機物から作られている製品です。有機半導体のpn接合を利用した光起電力効果によって電気を作ります。

薄く軽量なのが特徴で、自由に曲げることも可能です。また、ソーラーパネルに着色できる、製造のコストが低いなどの利点があります。

ソーラーパネルの発電量｜発電効率・発電量の単位

ソーラーパネルの発電量は複数の要素によって決まります。代表的な指標としては、「変換効率」と「発電量の単位」の2つが挙げられます。それぞれの特徴を見ていきましょう。

発電効率

発電効率は、ソーラーパネルが太陽光を受けたとき、太陽の光エネルギーをどれくらい電気エネルギーに変換できるのかをあらわしています。基本的に発電効率が優れたソーラーパネルほど性能が高いとされており、同じ条件下でより多くの電力を発電することが可能です。

とはいえ、発電効率が優れればソーラーパネルのコストもそれに応じて高くなるため、製品を購入する場合は、予算と相談した上で選択する必要があります。なお、発電効率をあらわす方法としては、「モジュール変換効率」と「セル変換効率」の2つが挙げられます。

モジュール変換効率は、ソーラーパネルの性能をあらわす指標として用いられるものです。「（モジュール公称最大出力（W）×100）÷（モジュール面積（㎡）×1000（W/㎡））」の計算式を用いれば、1㎡あたりの変換効率を算出できます。

一方でセル変換効率は、ソーラーパネルの最小単位であるセルあたりの変換効率をあらわす指標です。「出力電気エネルギー÷太陽光エネルギー×100」の計算式で算出できます。

発電量の単位

ソーラーパネルの発電量を把握したい場合は、「kW（キロワット）」や「kWh（キロワットアワー）」などの単位を確認しましょう。どちらも電力量をあらわす単位ですが、それぞれ違う意味を含みます。

「kW」は電力（出力）をあらわす単位で、ソーラーパネルが瞬間的に発電できる出力を示します。この数値が大きければ大きいほど、短時間でたくさんの電力を発電することが可能です。

もう一方の「kWh」は1時間あたりの発電量をあらわしており、瞬間的な発電出力（kW）に時間（h）をかけて発電量を算出します。計算式は「電力（kW）×時間（h）」です。

ソーラーパネルを導入するメリット・デメリット

ソーラーパネルを導入する場合、メリットとデメリットの両方が考えられます。ソーラーパネルを導入予定の方は、良い点と悪い点を事前に理解しておきましょう。

ソーラーパネルのメリット

ソーラーパネルのメリットは、毎月の電気代を節約できることです。太陽光発電によって発電した電力は、自宅のさまざまな電気機器に使用できるため、電力会社から購入する電力を削減できます。

ポータブル電源（蓄電池）と併用すれば、災害などで停電が起きたとしても、非常用電源として有効活用できるほか、携帯性の高いソーラーパネルであればアウトドアで活躍します。

また、太陽光発電は自然エネルギーを用いて発電するため、有毒ガスや二酸化炭素など環境にとっての有害物質を排出しません。ソーラーパネルを使い、太陽光発電システムを整えれば、地球に優しい生活を実現できるのです。

ソーラーパネルのデメリット

ソーラーパネルのデメリットは、導入時に初期コストがある程度かかることです。メーカーや製品によっても異なりますが、一般的に導入時には数十万円〜数百万円のコストが必要であり、長期で運用する場合にはメンテナンスコストもかかります。

また、太陽光発電は天候に左右される欠点があるため、季節や時間帯によっては発電量が不安定になります。特に気温が極端に高くなる真夏日には、熱に弱いというソーラーパネルの性質上、発電効率が低下するため注意が必要です。

EcoFlowが販売する高性能ソーラーパネル4選

メリット・デメリットの両方がわかったところで、EcoFlowが販売するソーラーパネルを紹介します。EcoFlowは特徴が異なる4種類のソーラーパネルを提供しております。ソーラーパネルを購入予定の方は、ぜひ以下の詳細をご確認ください。

1. 110Wソーラーパネル
2. 160Wソーラーパネル
3. 220W両面受光型ソーラーパネル
4. 400Wソーラーパネル

それぞれの製品を詳しく解説します。

110Wソーラーパネル

「110Wソーラーパネル」は、EcoFlowが販売する製品のなかで最も安価かつコンパクトなソーラーパネルです。高効率な単結晶シリコンセルで構成されており、ポータブル電源や電気機器を充電し、機器を中断することなく稼働させ続けることができます。

また、折りたたみ可能で携帯性に優れているため、自宅用としてだけでなくアウトドアや緊急時にも活躍します。丈夫な防塵・防水仕様なので、外出時に急な天候変化が起きても安心です。

160Wソーラーパネル

「160Wソーラーパネル」は、高い発電効率を実現した高機能ソーラーパネルです。本体重量は約7kgと軽量なので、外に持ち運んでも荷物の負担になりにくいのが特徴です。

付属している専用ケースはキックスタンドとしても活用でき、ソーラーパネルの設置方向を自由に調整できるため、より効率的に太陽光発電を行えます。「ソーラーパネルをさまざまな用途で活用したい」という方におすすめです。

220W両面受光型ソーラーパネル

「220W両面受光型ソーラーパネル」は、両面に受光パネルが付いている発電効率に優れた製品です。表面からだけでなく、裏面からもあらゆる反射光を受光し、表面の発電量にプラスして効率的に発電できます。

両面受光パネル採用により、22〜23％の高い発電効率を実現しました。また、本製品はIP68の防塵・防水仕様を備えた素材が採用されており、携帯性も優れているため、キャンプや登山などアウトドアでの利用に適しています。

400Wソーラーパネル

最後に紹介する「400Wソーラーパネル」は、EcoFlowが販売する製品のなかで最も発電効率に優れたソーラーパネルです。1枚でも驚きの出力を誇りますが、3枚を直列接続すれば最大1,200Wもの発電を可能にします。

さらに、AC充電やEVステーション充電と組み合わせることで、より高い発電効率を実現できます。業界最高級の性能を誇りながら、折りたたんで持ち運びもできるため、キャンプや車中泊のお供にも適切です。

まとめ

本記事では、ソーラーパネルの仕組みや構成・素材、導入するメリット・デメリットを解説しました。

ソーラーパネルは太陽光発電を行うための太陽電池をパネル状にした設備であり、セル・モジュール・ストリング・アレイなど、太陽電池の単位によって呼び方が決まっています。また、パネルに使用されている素材は、シリコン系・化合物系・有機系などさまざまです。

ソーラーパネルを導入する場合、メリット・デメリットの両方が考えられるため、「製品の導入を検討している」という方は、ぜひ事前に本記事の内容をご確認ください。

なお、本サイトを運営するEcoFlowは、携帯性に優れた高機能なソーラーパネルを多数販売しております。以下の公式サイトから製品情報をぜひチェックしてみてください。

→EcoFlowが販売する多種多様なソーラーパネルはこちら