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太陽光パネルの品質の違いを説明します

太陽光のパネルメーカーは国内外に数百社以上あり、それぞれパネルごとに違いがあります。
今回お伝えするのは、保証内容などといったメーカーの定める制度面での違いではなく、パネルの違いです。

よく「パネルの品質が違う」とか「このパネルは○○に優れています」とった案内をされると思うのですが、そもそもなぜこのような差が出るのでしょうか。

パネルの種類

パネルには、大きく分けて4種類あります。

1、シリコン系
2、化合物系
3、有機系
4、量子ドット系

それぞれ発電効率や影や熱への強さ、コストなどに違いがあります。

シリコン系

●単結晶

シリコンが含まれるケイ石という原材料を加工し、加工後のかたまりを切り出します。切り出したものをセルと呼びますが、セルを組み合わせると単結晶の太陽光パネルになります。

そのためシリコン原子が規則的に並んでいて非常に純度が高く、シリコンの力を最大限に発揮することが可能で、現在最も高い変換効率であるとも言われています。パネルの表面には切れ目などがないため、見た目の美しさも持ち合わせています。反面、高純度シリコンのため、コストが高いというデメリットもあります。

●多結晶

単結晶の製造過程で、シリコンの粒が発生します。これらを集めて加工したものが多結晶シリコンです。
つまり、小さな結晶の集まりからできているシリコンであるため、単結晶よりも発電量が劣っています

また、パネルの表面にはまだらな模様が入り、美しさの面で劣っていると言われています(人によってはこのまだら模様が好きという方もいるので一概には言えませんが)。

ですが、単結晶よりもコストがかからず、大量生産が可能という大きなメリットもあります。

●アモルファス

不規則な原子配列になっているのが特徴です。結晶シリコンよりも光の吸収性が良く、これまでは電卓などに採用されてきました。
太陽光による劣化が弱点でしたが、技術が進歩したことで屋外用も流通し始めました。
高温時でも安定した発電効率を維持することが出来ます。
非常に薄く、曲げることも可能で、自由な形状にできることが特徴です。大量生産によるコストダウン化を図ることが可能です。

●ハイブリッド(ダンデム型)

単結晶もしくは多結晶とアモルファスを組み合わせたもので、ダンデム型ともいいます。

単結晶シリコンをアモルファス薄膜で挟み込んだ形状をしています。ハイブリッドタイプの一番の特徴は電気変換効率の高さにあります。これは、結晶シリコンが長い波長の光を、非結晶シリコンが短い波長の光を吸収するためです。

加えて、アモルファス特有の高温時での高いパフォーマンス性にも期待が出来ます。太陽光という強いエネルギーを受けるパネルですから、そもそもの発電効率の良さにプラスアルファ「高温に強い」というのは大きなメリットです。

まだまだコスト面での努力が必要ではありますが、今後に期待の出来るタイプだと言えそうです。

化合物系

●CIS

主流であるシリコンを使わず、銅(Copper)/インジウム(Indium)/セレン(Selenium)を主成分に構成された化合物半導体によって発電するため、ローコースト高温時でも変換効率が低下しにくく、影の影響も受けにくいのが特徴で、落ち着いたパネルの色合いにも注目されています。

ただし他と比べて変換効率が低く、広い設置面積が必要であるなど、まだまだ研究途中という側面もあります。

有機系

有機物を利用したものです。
曲げやすく塗料のように塗ることができるのが特徴で、大きな面積に対応でき、製造速度が速いことから今後の低価格化が期待されています。
また、シリコン系に代表される従来型と比較して、原材料の資源的な制約が少なく製造時にCO2の発生が少ないという特徴もあります。

量子ドット系

直径10ナノメートル程度の粒子を使用したものです。
実用化に向けて研究段階ではありますが、シリコン系の理論上の変換効率の上限が30%程度とされるのに対し、量子ドット系は75%という可能性が示されており、期待されている太陽電池です。

【主な太陽電池の特徴とメリット・デメリット比較表】


特徴
メリット
デメリット
代表メーカー
シリコン系 結晶系
単結晶
・歴史と実績を持つ太陽電池
・シリコン原子が規則的に並んでいて高純度
・1つの大きな結晶からできている
・パネルの表面に切れ目や割れ目がない
・最も発電効率が高いとされる
・歴史があり、信頼性が高い
・表面が美しい
・高額
・高温下での変換効率低下が大きい
シャープ、三菱、東芝、サンテック、カナディアンソーラー
多結晶
・細かな結晶を組み合わせて作ったもの
・再利用シリコンなどが使われ、大量生産が可能
・小さな結晶の集まりからできている
・パネル表面になまだら模様が見られる
・単結晶の次に発電効率が良い
・単結晶よりもコストパフォーマンスが高い
・高温下での変換効率低下が大きい
・表面の美しさが劣る
シャープ、三菱、京セラ
非結晶系
アモルファス

(薄膜)
・非常に薄く、柔軟性がある
・シリコン原子の配列が不規則
・光による劣化がおこるため、劣化後の出力を表示
・温度が上昇しても出力低下が少ない
・高温時の発電効率が安定している
・大面積の大量生産が可能
・円柱やスロープとなど設置場所が多様
・結晶タイプに比べ、発電効率が低い  
ハイブリッド ・単結晶+アルファスの組み合わせ ・発電効率が良く、高温時にも安定しやすい ・高コスト パナソニック
化合物系
CIS
・シリコンを使用していない
・銅(Copper)/インジウム(Indium)/セレン(Selenium)を主成分に構成された化合物半導体によって発電
・安価
・薄膜化も可能
・高温時でも変換効率が低下しにくい
・影になっても発電量が落ちにくい
・比較的出力が安定している
・多結晶と比べ変換効率が3~6%程度低い
・設置面積を広く取る必要がある
ソーラーフロンティア

パネル選びのご相談もお気軽に!

このように、太陽光パネルには様々な特徴を持った製品があります。
発電効率・コスト・見た目の美しさ・薄さ・高温への強さ・影への対応性など、それぞれに突出したメリットやデメリットがありますので、設置場所の条件に合わせて適切なパネルを選ぶようにしましょう

ただし冒頭にも述べましたように、太陽光パネルの選定基準は他にも保証内容などその他の側面も絡んできますので、まずは専門家にご相談いただき、アドバイスを受けられることをおすすめします

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