• 投稿日2021.05.31

太陽光発電の仕組みとは?売電価格についてもわかりやすく解説

太陽光発電システムとは、太陽の光を受けて太陽電池が発電した電力を電力会社と同じ交流電力に変換して、家庭内の電気として供給するシステムです。 発電電力が消費電力を上回った場合は電力会社に電気を売電することができます。

今回は太陽光発電の仕組みと売電価格についてわかりやすく解説しますので是非参考にしてみてください。

太陽光発電とは

太陽光発電とは太陽の光エネルギーを太陽電池で電気エネルギーに変換するシステムのことです。

再生可能エネルギーの1つに挙げられています。ここでは太陽光発電について簡単に解説をしていきます。

太陽の光エネルギーで発電

太陽光発電は、半導体に光を当てると電気が生まれる「光電効果」という仕組みで発電するシステムです。

太陽電池は、n型、p型という2種類のシリコン半導体を重ね合わせた構造となっており、半導体に太陽光が当たると電子が光のエネルギーを吸収して動きだします。

このときに2か所の電極を導線で結ぶと電流が流れる仕組みになっていて、エネルギーを抱えた電子が活動を始めると半導体に戻るサイクルを繰り返して電力が供給されるのです。

地球環境にやさしいのが特徴

太陽光発電とは太陽光を電気に変える発電方法ですが、二酸化炭素を発生させないため地球環境にやさしいのが特徴です。

世界中で環境問題が注目されている近年では政府としても普及させるべく、補助金などさまざまな推進施策を進めています。

また太陽光発電は住宅の屋根にソーラーパネルを設置すれば良いので、一般家庭でも取り入れやすい発電方法です。

主要排出国を含む多くの国が参加しているパリ協定でも、地球温暖化防止のために二酸化炭素排出量を削減することを世界共通の長期目標として掲げています。

そのため太陽光発電は二酸化炭素を排出しない重要なエネルギー源として、世界中から高い評価を得ているシステムなのです。

太陽光発電の仕組み

まずは太陽光発電がどのような構成や仕組みになっているのかについて解説していきましょう。

太陽電池を利用

太陽光発電は光を受けると電気エネルギーを発生する「太陽電池」を利用した発電方式で、屋根に取り付けた太陽光パネルが太陽の光を浴びることで発電を行うシステムです。

太陽の光を受けた太陽電池は直流の電気を発生し、それをパワーコンディショナーで交流の電気に変えると家庭の電気として使うことができます。

シリコン半導体に太陽が当たり電気が発生

シリコン太陽電池は半導体のもつ光電効果という現象を利用して、光エネルギーを高い効率で直接電気エネルギーに変換する光電池です。

この半導体に光が当たると日射強度に比例して発電することになります。ちなみに「電池」という名前が付けられてはいますが電気を貯めこむ機能は持ち合わせていません。

現在最も多く利用されている太陽電池はシリコン系太陽電池で、電気的な性質の異なる2種類のp型、n型の半導体を重ね合わせた構造をしているのが特徴です。

太陽電池が太陽の光を受けると電子(-)と正孔(+)が発生し、正孔はp型半導体へ電子はn型半導体側へ引き寄せられるため、表と裏にある電極に電球やモータのような負荷をつなぐことで電流が流れ出していきます。

太陽電池の発電原理は光起電力効果

異なる半導体同士が接する面を「接合面」といいます。

この接合面が光を受けると衝突した光子のエネルギーによって電子と正孔が発生し、これらの電荷を帯びた荷電粒子が移動する仕組みによって電気が流れるようになります。

n型半導体とp型半導体の接合面に光が当たると、マイナスの電荷をもった電子とプラスの電荷をもった正孔が発生するのです。

電子はn型へ正孔はp型へ引き寄せられて電流が発生し、光が当たっている間は連続的に電流が発生して外部回路へ電力が供給され続けるというシステムになります。

太陽電池の変換効率

ここでは太陽電池において重要なポイントである「変換効率」について詳しく解説をしていきます。

変換効率とは

太陽光のエネルギーは強い太陽光を受ける場合、1平方メートルあたり1キロワット(1kW=1000W)のエネルギーを発生するとされています。

変換効率は、このときに受けた太陽光のエネルギーのうち「どのくらいの割合を電力に変換できるのか」を数値で表したものです。

変換効率は疑似太陽光を用いて測定されますが、このときの光の強さや温度などの条件は世界共通のものが定められており「STC(基準状態)」と呼ばれています。

変換効率は気温などの条件によって違いが見られ、STCで測定された変換効率はモジュールの性能を示す指標の1例として活用されています。

面積あたりの発電量に比例する

変換効率は面積あたりの発電量に比例するだけでなく、太陽電池の種類や製造法によっても変化します。

時代とともに太陽光発電のシステムは目覚ましく進化していき、より優れた変換効率へと性能が向上している状況です。

地球温暖化の流れを受けて世界中でも自然エネルギーの市場競争が激化し、より高い性能の製品が求められています。

とはいえ太陽電池の発電にかかるコストは変換効率だけで決まるものではなく、製造技術や生産規模など様々な要因が複雑に絡み合っています。変換効率は面積あたりの発電量に比例し、太陽電池の種類や製造法によって大きく変わることが重要なポイントです。

太陽光発電のメリット・デメリット

太陽光発電は地球にやさしく大変優れたエネルギー源ですが、メリットとデメリットの両方があります。

ここでは太陽光発電のメリットやデメリットについて、わかりやすく解説していきましょう。

メリット

太陽光発電は自然のエネルギーを利用するので、なくなるという不安はありません。発電するときには二酸化炭素などを出さないため、地球にやさしいのも特徴です。

一般的なメリットは以下の通りです。

  • 地震や台風など災害による停電のときに電気が利用できる
  • 二酸化炭素を排出しない
  • 節電の意識が高まる

家庭で常に電気を作れるため、災害が多い日本ではいざというときに大変助かります。また、世界的に問題になっている二酸化炭素を放出しないので、環境にやさしいのも大きなメリットです。

電気代に関するメリットも数多くあり、以下のようになっています。

  • 光熱費を削減できる
  • 余った電気は売電できる
  • 蓄電池をつければ夜間でも使える
  • オール電化と相性バツグン
  • 太陽光発電を導入している人向けの、お得な電気料金プランを利用できる
  • 自家消費型なら補助金制度が使える

電力を自宅で発電できるため電気料金が安くなります。

また、それだけでなく家庭で使う以上の電気を発電した場合は、電力会社に電気を売ることで売電収入を得られます。

売電価格については、一定期間は固定価格で買取りするFIT制度(固定価格買取制度)を利用できるため心配いりません。

なお太陽光発電を導入する場合は、蓄電池も併せて設置すると電気を貯められるため、おすすめです。

屋根に設置するソーラーパネルなどの設備だけでは、電気は貯められません。

夜間は蓄電池の電気を使うと、さらに節電や売電の効果が上がります。オール電化とも非常に相性が良いのもメリットです。

オール電化は電気代が高額になってしまうイメージがありますが、電気を自宅で作れるため光熱費はかなり削減できます。

電力会社の中には太陽光発電を導入している人向けのお得な料金プランを用意している場合もありますので、利用を検討してみてはいかがでしょうか。

デメリット

太陽光発電には多くのメリットがありますが、その一方でデメリットもあります。

一般的なデメリットは下記の通りです。

  • 電気の発電量は天候により左右される
  • 台風や地震によってソーラーパネルが壊れる場合もある

太陽光発電は太陽のエネルギーを利用して発電するため、天候に左右されやすいのは致し方ありません。また台風や地震など自然災害で被害が出る可能性もありえます。

また売電や設置・メンテナンスに関するデメリットをいくつか考えられます。

  • 売電価格は年々下落している
  • FIT制度期間を経過後の売電価格は、固定価格よりも安くなる可能性がある

売電価格は年々下落傾向にあり、当面価格の上昇は期待できそうもありません。

住宅用太陽光発電の売電価格はFIT制度によって10年間固定されていますが、11年目以降は自分で売電できる電力会社を探さなくてはならない懸念もあります。

しかし設置するための初期費用は安くなっており、投資してまるっきり回収できないなどのリスクは低いといえます。

またFIT制度で電気を購入してくれた電気会社も買取りを継続する可能性が高く、実際に買取継続を発表している電力会社もあります。

固定価格より下落するという可能性もゼロではありませんが、売電収入がまったくなくなってしまうということはほぼないといえます。

太陽光発電の売電価格について

ここからは、2021年度(令和3年)太陽光発電の売電価格について詳しく解説をしていきます。

売電価格は年々引き下げられている

年々売電価格は下落傾向にあり、令和元年度には24円/kWhであったのが令和2年度には21円/kWh、令和3年度には19円/kWh、令和4年度には17円/kWh となっています。売電価格は毎年2~3円ずつ下落している状況です。

売電価格は電力会社から購入する電力以上にはならない場合が多く、太陽光発電で作られた電力は、自家消費や家庭用蓄電池への充電などに回したほうが経済的にメリットといえます。

太陽光発電システムの設置費用も年々安くなり、かつては高額過ぎてなかなか普及が進まなかった太陽光発電はかなり広く普及されるようになりました。このような状況からも、売電価格が今後上がる見込みはあまりないと考えられます。

しかし、設置コストも安価になり自治体の補助金等も現時点ではまだ利用可能です。たとえ売電価格が下落したとしても、一定の利益は期待できるでしょう。自治体の補助金などが潤沢なうちに太陽光発電を導入した方がお得といえます。

2021年度の売電価格情報

2021年度(令和3年度)の売電価格は以下の通りです。

【2021年度(令和3年度)の売電価格】

  • 10kW未満:19円/kWh
  • 10~50kW未満:12円/kWh
  • 50~250kW未満:11円/kWh

10kW未満の太陽光発電は、余剰買取制度の規則の通りに売電をすることになります。余剰買取制度とは、家庭で電気を使って余った分のみを売電できる制度です。

一般的な家庭では太陽光発電で作られた電気のうち30%程度が自家消費、70%程度が売電となっています。

10kW以上の太陽光発電については、2019年度以前は余剰買取制度または全量買取制度のどちらか一方を選べました。

しかし、2020年度以降は余剰買取制度しか選択できません。

また10kW未満の場合と違い、10kW以上の余剰買取制度は災害における停電時の利用やエネルギーの自給自足という点からも、一定以上の自家消費比率が要求されています。したがって、2019年度以前によく見られた自家消費がしにくい空き地などに、10kW以上の太陽光発電を設置することができなくなっています。

FITによる買取期間が満了しても安心!

FIT制度の買取期間が終わっても、引き続き買取制度はありますのでご安心ください。

新しい買取価格で10電力が自動契約更新

卒FITとは、2009年 からスタートした再生可能エネルギーの固定価格買取制度(FIT)での買取期間が満了することです。

制度の内容は太陽光で発電された電力で自家消費しきれなかった分を、10年間にわたって固定価格で買い取られるというものでした。

2019年11月から徐々に満了を迎えるケースが増え始め、いわゆる太陽光発電の「2019年問題」とされていることをお聞きになった方もいらっしゃるでしょう。

満了に該当する利用者には、各電力会社から買取期間満了を知らせる通知が満了時期の半年前くらいから送られてきます。

この卒FITについて2019年に終了するということで心配している方も多いようですが、制度自体は存続しています。例えば2019年11月に制度の適用を受けた場合については、それから10年間の買取期間が適用されることになります。

注意点としては卒FIT後にはプランを確認する必要があります。契約が自動継続となっている場合は新しい単価で引き続き買取りされていきますが、自動継続でない場合には買取者が不在という事態になってしまいます。

この場合、余剰電力が無償で一般送配電事業者へ引き取られることとなります。そうならないためには自分で電気事業者へ申込みをして、買取契約を新たに結ばなければなりません。

引き続き売電したい方は、買取期間の満了までに必ず電気事業者へ申し込むようにしてください。

あとから別のプランへ移行することも可能

東京電力など大手電力会社へ自動継続で売電することになっても、あとから別の新電力会社のプランへ変更することも可能です。

一度契約をしたら変更できないということはありませんのでご心配には及びません。

太陽光発電の仕組みを理解してエコ生活を

今回は自然がもたらすエネルギーである太陽光を活用した発電の仕組みや売電価格について解説をしてきました。

太陽光発電はエネルギーを発生する際に二酸化炭素を排出しないため、深刻な温暖化が問題となっている地球には大変やさしい発電方法です。

緊急時の停電対策にも利用でき、なおかつ売電収入も得られるというメリットがあります。

今後は電気自動車なども普及していく見込みもあり、自家消費分の電力に回せば光熱費の削減へとつながります。

ぜひ、「太陽光発電」をご家庭で検討されてみてはいかがでしょうか。

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