【太陽光発電関連特集２】さまざまな発電方式の種類が開発・量産

■現在の太陽電池は多結晶シリコン（Ｓｉ）型が主力

　　太陽光発電システムは、太陽電池が太陽の光エネルギーを吸収して、直接電気に変換する仕組みの発電方式である。発電装置の役割を担う太陽電池は、使用する材料や構造によってＳｉ（シリコン）単結晶型、Ｓｉ多結晶型、Ｓｉ薄膜型、金属化合物型など、さまざまな種類が開発・量産されている。そして、太陽電池の基本単位である太陽電池素子を「セル」と呼び、セルを必要枚数配列して屋外で利用できるように樹脂や強化ガラスなどで保護し、パッケージ化したものが「モジュール」で、一般的にはモジュールを「太陽電池パネル」と呼んでいる。

　　太陽光発電協会（ＪＰＥＡ）が５月２０日に発表した「太陽電池セル・モジュール出荷統計」で見ると、２０１０年度の日本の総出荷量（国内生産出荷、輸入後出荷、輸出の総合計）２５３万８８１４ＫＷ（キロワット）の材料別構成比は、Ｓｉ結晶型が８４．８％（うちＳｉ単結晶型が３２．８％、Ｓｉ多結晶型が５２．０％）を占め、Ｓｉ薄膜型が１２．２％、その他が３．０％となっている。

　　Ｓｉ結晶型は、単結晶または多結晶のシリコンウェハーをスライスして基板とするタイプである。国内では、シャープ <6753> 、京セラ <6971> 、パナソニック <6752> （子会社化した三洋電機が製造販売）、三菱電機 <6503> などが量産している。エネルギー変換効率の高さが特徴だが、Ｓｉ単結晶型は高純度シリコンの使用量が多いため高コストが欠点とされ、現在ではコストと性能のバランスが比較的良いとされるＳｉ多結晶型が主流となっている。またＳｉ多結晶型でも、シリコン薄型化などによる低コスト化も進展している。

　　Ｓｉ薄膜型は、ガラスや金属などの基板の上に、ＣＶＤ（化学気相成長）などの技術で薄膜状のアモルファスシリコンを形成するタイプである。Ｓｉ結晶型に比べて変換効率の低さが欠点だが、シリコン層の厚みを薄くすることでシリコン使用量を減らすため低コストとなり、太陽電池を大量に設置する大規模太陽光発電所（メガソーラー）向けが需要の中心とされている。シャープ <6753> は、シリコン使用量が結晶型の約１００分の１で、変換効率も向上させたＳｉ薄膜型の量産を２００９年に開始している。パナソニック <6752> （子会社化した三洋電機が製造販売）は、多結晶シリコンとアモルファスシリコンを積層した独自のハイブリッド型を量産している。国内ではこの他に、カネカ <4118> 、富士電機 <6504> 、三菱重工業 <7011> などがＳｉ薄膜型を量産している。

　　シリコンを使用しないタイプには、金属化合物型、色素増感型、有機薄膜型などがある。金属化合物型は、化合物半導体を薄膜状にして発電層に使うタイプで、人工衛星など特殊用途に使用されているものもある。ホンダ <7267> （子会社のホンダソルテックが製造販売）は銅（Ｃｏｐｐｅｒ）、インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ）、ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ）、セレン（Ｓｅｌｅｎｉｕｍ）を原料とするＣＩＧＳ薄膜型を量産し、昭和シェル石油 <5002> （子会社のソーラーフロンティアが製造販売）は銅、インジウム、セレンを原料とするＣＩＳ薄膜型を量産している。

　　色素増感型は、太陽光を吸収すると電子を放出する有機色素の性質を応用して電気に変える仕組みで、一般的には、色素を挟むガラス基板の上にインジウムなどで透明の電極膜を形成する。変換効率の低さが欠点だが、斜めから当たる光や弱い光でも発電が可能であり、低コストも特徴である。新日本製鐵 <5401> （子会社の新日鉄化学が開発）、フジクラ <5803> 、ソニー <6758> 、アイシン精機 <7259> 、大阪ガス <9532> などが商品化を目指している。

　　有機薄膜型は、導電性ポリマーなどを組み合わせた有機薄膜半導体を用いる太陽電池である。変換効率の低さが欠点だが、低コストであり、シート状にして折り曲げることや、インクジェット方式で曲面に印刷することも可能となるため、用途拡大が期待されている。三菱ケミカルホールディングス <4188> （子会社の三菱化学が開発）が２０１２年夏をメドに商品化を予定しており、住友化学 <4005> も商品化を目指している。（情報提供：日本インタビュ新聞社＝Ｍｅｄｉａ－ＩＲ）

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