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<<   作成日時 : 2014/06/07 13:26   >>

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太陽光発電(たいようこうはつでん、photovoltaSolar Photovoltaics[2]、略してPVとも)は、太陽光を太陽電池を用いて直接的に電力に変換する発電方式である。ソーラー発電とも呼ぶ。再生可能エネルギーである太陽エネルギーの利用方法の1つである。この項では発電方式としての太陽光発電について記載する。


灯台の電源として用いられる太陽光発電設備
技術的特徴として、発電量が日照に依存し不随意に変化する一方、昼間の電力需要ピークを緩和し温室効果ガス排出量を削減できる。設備は太陽電池、必要な電圧や周波数に変換するインバータ(パワーコンディショナー)、用途により蓄電池も組み合わせて構成される。開発当初は極めて高価で宇宙開発等限られた用途に用いた[3]が、近年発電コストの低減が進み、多くの発電方法と比較して高コストながら年間数十ギガワット単位で導入されるようになった。[4]今後コスト低減や市場拡大が続くと見込まれ[各国で普及政策が進められると同時に、貿易摩擦に発展する例[8]や価格競争で倒産する企業が見られる。


長所[編集]
• 装置
o 発電部(セル)に可動部分が無くソリッドステートであるため、原理的に機械的故障が起きにくい。
o 規模を問わず発電効率が一定なため小規模・分散運用に向く
o 発電時に廃棄物・排水・排気・騒音・振動が発生しない
o 出力ピークが昼間電力需要ピークと重なり、需要ピーク電力の削減に効果がある。
• 設置位置
o 需要地に近接設置でき、送電コストや損失を最小化できる
o 蓄電池利用で非常用電源となりうる
o 運搬・移動に適した小型製品がある
o 他の発電方式と比較し設置制限が少ない。建築物の屋根や壁面に設置でき土地を占有せずに設置可能
• 社会
o エネルギー自給率を向上させる
o 稼働に化石燃料を必要とせずエネルギー安全保障上有利(#エネルギー収支を参照)
o 発電時に温室効果ガスを排出せず、設備製造等での排出も比較的少ない(#温室効果ガス(GHG)



短所[編集]
• 発電電力量当たりのコストが他の発電方法より割高である(発電コストを参照)
• 夜間は発電せず、昼間も天候等により発電量が大きく変動する[11]
• 配電系統へ連系する場合、交流への変換が必要
• 設置面積当たりの発電量が集中型発電方式に比べて低い
• 発電量に関してスケールメリットが効かず規模を拡大しても発電効率が変わらない。
• 高温時に出力が落ちる[12](太陽熱発電と逆の特性。温度の影響参照)
• 影、汚れ、火山灰・降雪等で太陽光を遮蔽されると出力が落ちる。


多結晶シリコン型太陽電池(セル)
太陽光発電設備の発電部は、多数の太陽電池素子で構成される。素子やその集合体には、規模や形態に応じて下記の様な呼称がある。

セル
太陽電池の単体の素子は「セル」(cell) と呼ばれる。素子中の電子に光エネルギーを吸収させ、光起電力効果によって直接的に電気エネルギーに変換する。(太陽電池#原理を参照)
1つのセルの出力電圧は通常 0.5-1.0V である。複数の太陽電池を積層したハイブリッド型や太陽電池#多接合型太陽電池では1セルの出力電圧が高くなる。必要るために通常は複数のセルをハンダ付け等で直列接続する。薄膜型太陽電池では太陽電池を構成する薄膜の形成と並行して、セルの直列接続構造も造り込む(集積化)


モジュール
セルを直列接続し、樹脂や強化ガラスや金属枠で保護したものを「モジュール」(module) または「パネル」(panel) と呼ぶ。モジュール化で取り扱いや設置を容易にし、湿気や汚れや紫外線や物理的な応力からセルを保護する。モジュールの重量は通常は屋根瓦の1/4-1/5程度である。太陽光発電モジュールは「ソーラーパネル」(solar panel) と呼ばれることもある。この名称は太陽熱利用システム(太陽熱温水器など)の集熱器にも用いられる。



日本国内で導入可能な規模、導入効果の目安
潜在的には必要量よりも桁違いに多い設備量(7984GWp = 約8TWp分)が導入可能と見積もられるが、実際の導入量は安定電力供給の電源構成上の観点から決まると見られる[77]。導入可能な設備量は102GWp-202GWp程度とされる。建造物へのソーラーパネル設置により期待される導入量が多く、将来の導入可能量は戸建住宅53GWp(ギガワットピーク)、集合住宅22GWp、大型産業施設53GWp、公共施設14GWp、その他60GWpとされる 太陽光発電の累計導入設備量が100GWp(=1億kWp)になれば日本の年間総発電量の約10%に相当する(200GWpで約20%、8TWpで8倍)。ここまで日本で太陽光発電を導入するには、「農地転用しない限り農地にはソーラーパネルを置けない」と規定している農地法を規制緩和する必要がある。たとえばソーラー電気を農産物と定義し直すと、農地のままで転作作物としてのソーラー発電ができるようになる。


主な影響要因

太陽光発電の発電電力当たりのGHG排出量や投入エネルギー量はシステム製造工程と設置環境での発電量でほぼ決まる。稼動時は燃料を必要とせずGHGを排出しないメンテナンスや廃棄時に排出するGHGや投入エネルギー量も比較的少ない]
• 製造時GHG排出量や投入エネルギー量は用いる太陽電池#種類や量産技術、量産規模に影響される。生産量は単結晶シリコン型が最も多く多結晶シリコン型が続]。薄膜型(アモルファス、CdTe、CIGS、積層型など)は比較的少ない。年間生産量が10MWから1GWになると設備容量あたりの投入エネルギー量が半分以下と計算される[73]。
• 設置地域で寿命まで発電できる量は日照時間や温度の影響を受ける。緯度や気候のデータや過去の実績から大まかな予測が可能である


世界各国の状況

政策
• 固定価格買い取り制度(フィードインタリフ制度)で法的に電力買取価格を保証する国が増加、普及促進効果が報告された[97][98]。普及量世界一のドイツでは国内の設備導入費用が2006年から5年間で半額以下になった。。一方で供給過剰と価格低下でQセルズ、ソロン、ソーラー・ミレニアムが破綻した。また電気料金への転嫁による消費者負担も問題となり、2012年6月ドイツ連邦議会は買い取り価格の20〜30%の引き下げに同意し同年4月に遡って適用された。
• EUで電力の34%程度が風力や太陽光などを含む再生可能エネルギーで賄われる可能性があると予測する008年12月には、2020年までにエネルギー需要の20%に再生可能エネルギーを使用すると決定した。


日本におけるモジュール単価の推移

日本は1970年代のオイルショックから開発と普及に力を居れる。
生産量や導入量で長く世界一であり2000年ごろまで欧州全体より日本一国太陽光発電量が多かった。
2004年頃には世界の約半分の太陽電池を生産していたが2010年の生産世界シェアは9%である[89]。生産自体は2GWpを超えて増加しており(右図)[112]半分以上を輸出する。輸入量は国内販売量の約16%である[113]。国内出荷量の約8割は住宅向けで[113]一戸建て向けが中心であるが近年は集合住宅での導入例も見られる[114][115]。2005年に新エネルギー財団(NEF)の助成が終了すると国内市場は縮小し価格が下がらなくなった。200
8年以降助成策強化で国内市場は拡大し価格が下がり始めた。



関連産業の規模は2010年度見込みが約1.3兆円とされた[116]。2011年度に約1.5兆円に拡大するとする[116]。約半分がセル・モジュールで半分が他産業の分である[116]。関連雇用は4万人を超えたとします。
日本では2011年現在余剰電力買取制度(固定価格買取制度)と国・自治体の各種助成策が実施された。2012年から公共産業向け設備への全量買取制度が導入されると共に、他の再生可能エネルギーも全量買取対象に加わる[117]。 共同で太陽光発電所を設置・運営し売電収入を分配する市民共同発電所の設置例・検討例がある
日本の太陽光発電システムメーカー2010年の日本の太陽電池生産企業はシャープ、京セラ、三洋電機、三菱電機で他にセル生産や部材供給に関わる企業が多数存在する。






































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