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太陽光パネルの種類と特徴

太陽光パネルは、メーカーや製品によって半導体基板の種類が違い、性能が異なっています。
大きく、「シリコン系」「化合物系」「有機系」の3つに分類され、それぞれに特徴・性質の違いがあります。

    
太陽光パネルの材料による分類
 
出所:独立行政法人産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター



【参考】太陽光パネルの素材別の大まかな特徴

    
太陽光パネル種別 変換効率 省資源性 フレキシブル化 価格低下余地
単結晶系シリコン ×
多結晶系シリコン ×
薄膜シリコン
ハイブリット型 (HIT) ×
化合物型 (CIS)



シリコン系

    

半導体としてのシリコンは、現在、太陽電池の材料として最も多く普及しています。
シリコン系は、「結晶シリコン(単結晶・多結晶)」「アモルフィスシリコン」、および2つの「ハイブリッド型
に分類できます。


1.単結晶シリコン

セル(太陽電池本体)全体がひとつの結晶になっているのが単結晶です。
新商品は単結晶シリコンが主流になっています。

  • 【メリット】
    変換効率が20%前後高く、(少ない面積設置でも)多くの発電が期待できる

  • 【デメリット】
    シリコンの使用量が多いため、価格が高め
    


2.多結晶シリコン

セルの中に、小さなシリコン結晶がいくつも入っているものが多結晶です。
価格と性能のバランスが良いため、現在までは最も生産されています。

  • 【メリット】
    単結晶型よりもシリコン使用量が少ないため、コストが安い

  • 【デメリット】
    単結晶と比べて、変換効率が若干低い(15%前後)・発電量が見劣りする
     

             
3.アモルフィスシリコン(薄型シリコン)

 

高価なシリコンをなるべく節約するため、ケイ素を主体として、シリコン層を可能な限り薄くした薄型シリコンです。
結晶シリコンと比較して、エネルギーギャップが大きく、光吸収係数が高いのが特徴です。

  • 【メリット】
    @シリコン使用量が少ないためコストが安い
    A高温時の発電量低下が少ない

  • 【デメリット】
    単結晶・多結晶比べて、変換効率がかなり劣る(6%前後)・発電量が少ない
      

 
4.HITシリコン (単結晶ハイブリッド型)

単結晶の「高い発電効率」、アモルファスシリコンの「高温時でも発電量が低下しにくい」という
双方のメリット組み合わせたハイブリット型です。パナソニック、長州産業が販売しています。




化合物系

     

銅、インジウム、ガリウム、セレンを原料を使用した化合物半導体を発電層に使い、シリコンのように「pn接合」によって発電させようとするものが化合物系です。シリコンを使わず、発電層を薄い膜状の半導体とすることで、製造時の消費エネルギーや排出CO2を少なくできる特徴があります。
代表的なソーラーフロンティアのCISは、銅、インジウム、セレンの3つの主要元素の化合物です。

  • 【メリット】
    @高温や影がかかる天候でも安定した発電量が期待できる(発電量の低下が少ない)
    A製造に必要な資源も少なく、量産にも向いているため、今後低コスト化の期待

  • 【デメリット】
    シリコン系に比べて発電効率が低い

    


有機系シリコン

シリコンなど無機物を使わないで、有機物を用いる太陽電池です。
次世代型太陽光発電システムの本命の一つとされていますが、実用化は少し先になりそうです。



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