太陽光発電モジュールって何？どんな役割なの？

太陽光発電モジュールって何？どんな役割なの？

2023/11/05

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太陽光発電モジュールって何？どんな役割なの？

太陽光発電について色々と調べていると、さまざまな用語が出てくるかと思います。例えば、「太陽光発電モジュール」と「ソーラーパネル」は同じ意味なのか？それとも違う意味なのか？迷ってしまうことも多いかと思います。

そこで今回は、太陽光発電モジュールについての基礎知識と選び方、注意点などについて解説していきます。

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太陽光発電モジュールとは？

太陽光発電モジュールは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる、太陽光発電システムを構成する１つの部材です。わかりやすく言うと、太陽光発電を設置する際にソーラーパネルを１枚だけではなく、何枚か設置すると思いますが、ソーラーパネルや太陽光を電気に変換する装置などを含めた設備全体を太陽光発電システムと言います。その中で、太陽光発電モジュールはソーラーパネル１枚というイメージで問題ありません。

また、太陽光発電モジュールの他に、ソーラーパネルや太陽光パネル、太陽電池パネルという用語がありますが、同じ意味になります。この他にも、太陽電池セルやアレイという言葉も聞いたことあるかもしれませんので、簡単に説明します。

１：セル

モジュールは格子状になっていて、その格子状になった１つのパーツを「セル」と言います。つまり、太陽光発電システムにおける最小の構成単位ということになります。

２：モジュール

セルの集合体として１枚のパネルになったものをモジュールと言います。

３：ストリング

モジュールも次のモジュールと直列接続になっています。このモジュールが直列に接続された構成単位を「ストリング」と言います。

４：アレイ

ストリングが並列接続されて架台に設置されて１つにまとまった構成単位を「アレイ」と言います。

このアレイをパワーコンディショナーや接続箱に繋げることで、電力をまとめていきます。

太陽光発電モジュールの種類と３つの基準

では、実際にモジュールのメーカーや機種を選んでいく際に、どのような基準で比較し選べばいいでしょうか？

モジュールを選ぶ上で最低限必要な基本知識をお伝えします。

また、モジュールの種類だけですと、わからないことも出てくるかと思いますので、モジュールを比較する上で指標となる３つの基準についてもお伝えします。

■太陽光発電モジュールの種類

モジュールは使用されるセルの材料によって種類が変わりまして、大きく分けると、

・シリコン系

・化合物系

の２種類あり、組み合わせや材料などで細かく5種類に分けられます。

現時点でもモジュールの研究は行われていて、実験段階では上記の変換効率よりも高い数値を出しているものもあるようです。そのため、今後も変換効率の高いモジュールが出てくることが考えらえます。

■太陽光発電の３つの基準

先ほどから変換効率という言葉を使っていますが、太陽光発電モジュールを選ぶ上で指標となる３つの基準がります。

１：変換効率

モジュールが受光した太陽光のエネルギーを何％変換できるかの割合を示した指標になります。変換効率が高いほど性能がよく、基本的に発電量が多くなります。

また、メーカーのカタログを見ると、「セル変換効率」と「モジュール変換効率」が書かれていることがあります。モジュールはセル以外に配線など他のものも含まれて形成されているため、モジュールで電気ロスが発生することが一般的です。そのため、メーカーの変換効率を比較する際は、モジュール変換効率で比較するようにしてください。

ただし、変換効率も気温や湿度など、設置する環境で実際に変換される電気量が変わることもありますので注意してください。

２：出力

一定の条件下で、太陽光がモジュールに照射された時に発電する電気量のことを言います。メーカーのカタログや仕様書では「公称最大出力」と表記されることが多いです。公称最大出力とはAM1.5、放射照度1,000W/㎡、モジュール温度25℃という条件下で計測された出力を指します。

※ AM1.5（エアマス1.5）は、太陽光が垂直照射されるのに対して、1.5倍の距離があることを示しています。

こちらの出力も変換効率同様、環境によって実際の発電量が変わることもあります。

３：価格

モジュールの性能とは外れてしまいますが、当然価格も重要な１つの基準になります。とは言っても、メーカーの定価は当てになりませんので、注意するようにしてください。

その理由は２つあります。

１つ目が購入する販売店によって販売価格が異なるからです。

販売店もメーカーや仲介業者から製品を仕入れて販売しているため、販売店の販売数やメーカーや仲介業者との関係性から販売価格が異なります。

２つ目が、モジュール単体で比較しても意味がないからです。

太陽光発電は、モジュール単体では発電や給電することができません。太陽光発電を設置するために架台やパワーコンディショナーなどの機材が必要になってきます。そのため、モジュールの価格だけでなく、そのほかの機材や工事費用などを含めた費用を元にコストパフォーマンスを考えながら検討するようにしてみてください。

なお、工事費用などは業者に確認しないとわからないことが多いかと思いますので、複数の業者から相見積もりを取りながら費用がどれくらいかかるのかを確認するようにしてみてください。

太陽光発電モジュールの選び方と注意点

■太陽光発電モジュールの選び方

太陽光発電モジュールを各メーカーごとに比較すると、ハイエンドモデルだと変換効率が17〜20%程度の範囲にあり、そこまで差がないことが多いです。一方で、価格と出力で差異あるように見えることがあるので、出力と価格をみながら比較するようにしてみてください。

また、国内メーカーと海外メーカーを比較すると、海外メーカーの方が出力が高くなっている傾向があります。この理由として、海外メーカーの方がモジュール１枚あたりの面積が大きいため、その分出力も大きくなっているからです。

そのため、業者から見積もりを取得する際に、発電量シミュレーションを取得するようにして、総出力と価格をみながら判断することをオススメします。ただし、発電量シミュレーションもメーカーごとに算出条件が異なることがあるため、条件も確認しつつ、参考程度に捉えて判断するようにしてみてください。

また、モジュールを選ぶときに１つの基準として、メーカーの保証内容も挙げられます。というのも、多くのモジュールが10年間の保証がついていることがほとんどなのですが、どこまでが保証の範囲かでも選ぶモジュールが変わってくることがあるからです。

そこで、太陽光発電を設置して稼働した時に注意しておくべき点についてお伝えしたいと思います。

■太陽光発電モジュールの注意点

太陽光発電モジュールを稼働させたり、保証内容を確認する上で、注意しておくポイントがあります。

（１）モジュール表面の汚れ

モジュールのはガラス表面はコーティング処理されているため、ホコリや砂なども雨で流れ落ちる設計になっています。ですが、長期的に使用していくと水垢や微細なホコリや砂などがどうしても残ってしまいます。残ってしまうと、実際に発電量が1〜3%程度低下してしまいます。

自分で水洗いできるのであればいいのですが、コーティングが剥がれる可能性もありますので、気になる場合は必ず業者に依頼しましょう。

（２）落下物によるガラス割れ

モジュールの上からの鳥のふんや雹などによって、モジュールのガラス表面が割れてしまうことがあります。モジュールのガラスには強化ガラスが使われていることが多いですが、実際に割れてしまったというケースはいくつも報告されています。ガラスが割れてしまうと、発電量が低下してしまうので、ガラスが割れていないかを定期的に目視で確認するようにしましょう。

（３）ホットスポット

ホットスポットとは、局所的に発熱し温度上昇を起こす現象です。モジュールの一部分が、影や雪などに覆われると、発電した電気の流れがせき止められてしまい、逃げ場を失った電気から発熱してしまいます。ホットスポットが発生した場合、発電量が低下することはもちろん、最悪のケースでは火災につながる可能性もあります。

なお、ホットスポットはモジュール１枚単位で起きるため、太陽光発電システムの発電状況だけでは気づかないことがあります。そのため、設置前の周辺状況を確認することはもちろん、定期点検も欠かせません。

（４）自然災害による破損

自然災害の中で特に台風によってモジュールが破損してしまうケースが多く、強風によってモジュールの飛散や豪雨による水災での倒壊・流失などが挙げられます。自然災害による破損は、メーカー保証の対象外となるケースが多いため、自然災害保険への加入が場合によっては必要です。

（５）モジュール内部の経年劣化

モジュールも使っていくうちに、さまざまな要因が積み重なって劣化していきます。経年劣化による発電量の減少は、年間0.3〜0.5%程度と言われています。年単位では大したことないですが、10年で見ると3〜5%程度劣化するということになります。そのため、メーカーの方で出力保証を行っていますので、出力保証の期間や保証の範囲を確認するようにしましょう。

（６）モジュールの廃棄

モジュールもいつかは役目を終えて寿命を迎えます。その際にはモジュールを廃棄する必要があるのですが、部材の分離が難しくリサイクルに向いてない上、微量ながら有害物質も含まれているため、正しい処理をする必要があります。そのため、産業廃棄物業者に含有物質を伝えた上で、対応をお願いする必要があります。