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夏は逆に発電量が弱くなる!太陽光パネルと温度の関係

一度導入すればそのまま長く使えると言われている太陽光パネルですが、さまざまな要因によって発電効率が落ちてしまうことがあります。その中の1つが温度です。

ここでは、太陽光発電の発電効率が下がる理由を紹介しています。それと同時に温度が太陽光パネルにどのような影響を与えるかについても解説しているので、効率的な発電の為にぜひ参考にしてみてください。

太陽光発電の発電量が低下する理由1.パネルへの影

太陽光発電は、文字通りパネルに太陽光が当たることで電気を作り出す仕組みです。発電量は太陽光の量と比例しているため、樹木や建物などの影がパネルに落ちてしまうと発電量は大きく下がってしまいます。一般住宅であれば遮るものがない屋根の上、産業用であれば周囲に何もない土地に太陽光パネルが設置されているのは、そういった理由があるからなのです。

太陽光パネルに影がかかると、その影がかかった部分だけ発電が行われなくなるというイメージがありますが、これは誤解です。現在主流となっている結晶シリコン型太陽電池モジュールは、太陽電池(セル)が直列に繋がっています。つまり1つのセルに影がかかっただけで、モジュール全体の電流が流れにくくなり、結果発電効率が大きく落ちてしまうことになるのです。

太陽光パネルを設置するときは、なるべく影がかからないよう配置を工夫する必要があります。場合によっては影を生み出す木や建築物を移動させる必要が生じるかもしれません。

主流の結晶シリコン型パネルではなく、CIS太陽電池を使うことも検討しましょう。CIS太陽電池はセルの一つ一つが独立しているため影に強く、仮に影がかかったとしても発電しにくくなるのはその部分だけです。ただし変換効率が結晶シリコン型よりも低いというデメリットがあるため、両者の特徴を良く理解する必要があります。

太陽光発電の発電量が低下する理由2.パネルの汚れ

パネルの汚れも、発電効率の低下の原因になります。汚れていると当然その部分には太陽光がしっかり当たらなくなってしまうからです。太陽光パネルは屋外に設置するものなので、常に雨風に晒されています。鳥のフンや落ち葉などが落ちることもあるため、基本的に汚れやすいものなのです。もちろん表面はツルツルしていますし傾斜を付けて設置するため、多少の砂埃であれば雨が洗い流してくれますが、長年使っていると蓄積した汚れで発電効率は低下します。毎日こまめに掃除する必要はありませんが、定期メンテナンスに合わせてパネル表面の清掃を依頼するようにするのがおすすめです。

中には業者に依頼せず自力で掃除しようとする人がいますが、これはあまりおすすめできません。屋根の上などに設置されたパネルを掃除するには高所で作業することになるため、素人では落下のリスクが高くなってしまいます。自力で掃除しようとしてパネルが破損してしまった場合、メーカーによる保証もききません。ざっと水洗いするだけだから大丈夫、と考える人もいますが、安易な水洗いは余計に発電効率を落としてしまう危険性があります。ガラスとパネルのアルミ枠の間に水が入ってしまう可能性が出てくる上、汚れの原因が花粉や黄砂の場合、ガラス面が濡れることで汚れが吸着して余計に汚れてしまうことがあるからです。パネルを守りつつしっかり汚れを落とすには、やはりプロに依頼するのが一番でしょう。

太陽光発電の発電量が低下する理由3.パネルの劣化

太陽光パネルは一度導入すれば15~20年ほど使えると言われていますが、設置したときの発電量を維持できる訳ではありません。時間が経てば当然劣化します。システム自体は稼働し続けるので具体的な寿命や耐用年数を示すのは難しいですが、やはり物である以上経年劣化は避けられないということを頭に入れておく必要があります。

どれくらいの期間でどれくらい劣化するか、というのはメーカーによって違います。劣化率が高ければそれだけ発電効率の下がり方も大きくなります。

パネルの素材によっても、劣化速度は変わると言われています。住宅用として使われることが多い単結晶パネルは少ない面積でも効率的に発電できるメリットがあるものの、多結晶パネルやCISに比べると劣化が早いと言われています。設置費用が安く大規模産業用太陽光発電に使用されることが多いアモルファスも、発電効率の下がり方が大きくなっています。太陽光発電を導入する際は、初期投資はもちろんのこと、将来的な経年劣化についても考えてパネル素材やメーカーを選択する必要があると言えるでしょう。

太陽光発電の発電量が低下する理由4.高温

太陽光発電の発電量が低下する理由には、温度も挙げられます。太陽光パネルは高温になりすぎると、それだけ発電効率が低下してしまうのです。

電力は電流×電圧で示すことができます。温度が上昇すると電流は上るのですが、それを上回る勢いで電圧が下がります。結果発電効率が落ちることになるのです。

通常、太陽光パネルの性能を示す時は、測定時モジュールの温度が25度であることが国際的に定められた条件になっています。この25度は太陽光パネルがもっとも効率よく電気を生み出すことができる温度で、それ以上温度が上ると発電量は落ちてしまいます。ここで注意したいのは、この25度という数字は外気温ではなく、パネルの表面温度だと言うことです。日の光が最大限当たるよう設置される太陽光パネルは、冬場であってもかなり熱い環境に置かれることになります。太陽光が当たることはもちろん重要なのですが、同時に起こる高温が知らないうちに発電効率を下げている可能性があります。

なぜ?太陽光パネルが高温になると発電量が低下する理由

太陽の光が当たればそれだけたくさん電気を作ることができる、すなわち日射量の多い夏が一番発電効率がいい、と思われがちですが、これは間違いです。真夏の30度を超えるような気温の中太陽光を直に浴びたパネルの表面は、最大で70~80度まで上昇すると言われています。太陽光パネルの発電効率は25度で最大になり、それより1度上昇する毎に0.5%発電量が低下していくと言われています。すなわち真夏は最大時に比べ、なんと30%近く発電量が低下している可能性があるのです。

太陽光パネルが高温に弱い理由は、その仕組みにあります。太陽光パネルは単なるガラス板ではなく、内部はシリコンという半導体でできています。半導体とは条件によって電気を通す物質のことで、シリコンの場合その条件が「光を当てる」ことになります。太陽光によって電気が生まれる理由は、このシリコンにあるのです。ただシリコンは高温によって性能が低下する特徴があるため、温度が上ることで発電効率が落ちてしまいます。特に最も普及している結晶シリコン系の太陽光パネルは気温に大きな影響を受けると言われており、太陽光発電が抱える大きな課題として挙げられています。

太陽光発電量が安定しているのは春

太陽光パネルの発電量が最も安定するのは、夏ではなく春だと言われています。理由の一つは言わずもがな気温です。気温が高いと必然的に太陽光パネルが高温になり、発電量は低下してしまいます。

太陽光パネルの素材であるシリコンの特性を踏まえると、最も発電量が安定するのは、ある程度涼しく、かつ日照時間が長い季節となります。一年の天候を見て、この条件に一番当てはまるのが春なのです。3月から5月頃にかけては晴天が多く雨が少ない季節です。気温も夏ほど高温にはならないため、太陽光パネルが電気を作るのに適した環境だと言えるのです。

夏の他に、梅雨の時期や冬も発電量が低下する季節です。梅雨は雨で日光が差さない時間が多く、冬場は日照時間が短いためです。

夏より冬のほうが発電量が上がる可能性がある理由

太陽光パネルがいくら暑さに弱いと言っても、流石に日照時間そのものが短くなる冬に比べれば、まだ夏の方が効率的に電気を作れるというイメージがあります。しかし条件によっては、むしろ夏よりも冬の方が発電量は上る可能性があるのです。

太陽光発電に熱は必要ありません。むしろ素材であるシリコンは熱に弱い反面低温で性能が上昇するため、冬場の方が効率よく電気を作り出すことができます。また低い気温には、太陽光によって上昇したパネルの表面温度を下げる働きも期待することができます。

日照時間についても、地域によっては冬場の方がむしろ太陽光発電に適している場合があります。雪があまり降らない地域では冬場乾いた晴天が多い傾向があり、その場合冬であっても決して少なくない太陽光が射すケースが珍しくありません。夏は雨や台風が多いため、季節ごとに考えると夏と冬で得られる電力量が逆転する可能性は十分あるのです。

太陽光パネルを設置するときは、日射量の多い春や夏を基準に設置場所を決めることがほとんどです。しかし地域によっては冬を基準に設置環境を整えた方がより発電量を増やすことができるかもしれません。

暑さに強い製品を!太陽光パネルの高温対策

では、太陽光パネルが高温になることを避けるためにはどうすればいいのでしょうか。まず挙げられる対策として、導入する際に熱に強いパネルを選ぶというものがあります。

太陽光パネルには大きく分けてシリコン系と化合物系の2つの種類があります。シリコン系は更に単結晶、多結晶、HIT、アモルファスの4つに分けることができます。シリコンを使用しない化合物系にはCISがあります。

太陽光パネルが高温に弱いのは、素材に使用されているシリコンに理由があります。中でも単結晶と多結晶は熱に弱いとされています。これに対し、同じシリコン系でもアモルファスは熱に強い特徴があります。理由は使用しているシリコンの量を限界まで減らしているからです。また、単結晶シリコンとアモルファスを積層したHITも高温に強い特性があります。高温になると発電量が落ちる単結晶のデメリットを、アモルファスが補ってくれるからです。

そもそもシリコンを使用していないCISも熱に強い太陽光パネルです。CISはシリコン以外の物質を混ぜ合わせることで作られる化合物系太陽電池です。単独では半導体として働くことができなくても、組み合わせることでシリコンと同じような特性を持たせることができます。CISは銅(Cu)、インジウム(In)、セレン(Se)の各元素を組み合わせたもので、その頭文字を取ってCISと名付けられました。

これら高温に強い素材の太陽光パネルを選ぶことで、夏場であっても電力効率の低下を最小限にすることができるのです。

太陽光パネルの発電量を維持するならメンテナンスを欠かさずに

太陽光パネルの発電量は、高温以外の要因でも低下します。これを防ぐには、日頃のメンテナンスが重要になります。時々太陽光発電はメンテナンスフリーと言われることもあります。可動部がないため、摩耗やオイルの補充等などが必要ないからです。他の発電装置に比べて手間が少ないのは事実ですが、屋外に設置する以上汚れからは逃げられません。表面がガラスでツルツルしているので多少の汚れであれば雨で流れていきますが、鳥のフンや花粉、黄砂など水で落ちにくい汚れが付着することもあります。定期的に業者に依頼し、清掃するようにしましょう。

太陽光パネルの外観をチェックすることは有効な手段です。基本的な点検として月に1度は行うことをおすすめします。常に汚れている部分はないか、落葉やゴミが付いたままになっていないかなど、パネルが効率的に電気を生み出せる状態になっているか確認しましょう。外観チェックは故障の早期発見にも役立ちます。

定期的なメンテナンスが必要な以上、それにかかる費用についても導入する段階から頭に入れておくことが望ましいと言えます。おすすめなのはアフターメンテナンスサービスがある業者にパネル設置を依頼する方法です。これなら数年に1度、太陽光パネルの汚れや損傷はもちろんのこと、機器の接続やシステム全体についても点検を行ってもらえます。ただし有償無償の違いや点検内容については業者によって異なることが多いので、予めチェックしておくことが重要です。

まとめ

日光がサンサンと降り注ぐ夏は、太陽光発電が最も力を発揮できる季節だというイメージがあります。しかし実際はその逆で、高すぎる温度がかえって太陽光パネルの性能を下げ、発電量を減らしてしまうのです。

年間通じて安定した発電量を確保するためには、信頼できる業者に依頼することが不可欠です。おすすめは実績が豊富なヒラソルです。本社は愛知県名古屋市にありますが、各地に営業所を設置しているため幅広い施行対応エリアを持っています。また、一部の専属販売店とは異なり、国内外18社の製品を扱っているため、自宅や計画に合わせた太陽光パネルを選ぶことができます。

信頼できる業者と一緒に、納得のいく太陽光発電を行っていきましょう。

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