太陽光パネルの変換効率とは 1m²の光の何%を電気にするか

変換効率とは 光の何%を電気にできるか

変換効率は、パネルが受けた光のエネルギーのうち、電気に変えられる割合です。ハンファジャパンは、1m²に1,000Wの光が当たる条件で、変換効率10%なら100Wになると説明しています。

ハンファジャパンの説明では、晴天時に地上へ届く光は、標準として1m²あたり最大1kW（1,000W）です。この光を1m²のパネルに当てたとき、何Wの電気になるかを割合で表したものが変換効率です。

変換効率は、パネルの性能を表す数字の1つです。屋根に載せる量の単位であるkWや、1年間に生む電気の量であるkWhとは別の数字なので、まずこの3つを分けて考えます。

京セラの仕様表には、変換効率の計算式が注記で書かれています。パネル1枚の公称最大出力（決められた条件で出せる最大の電力）を、パネルの面積と光の強さ1,000W/m²を掛けたもので割り、100を掛けて%にします。

450Wのパネルの外形寸法は1,762mm×1,134mmで、面積はおよそ2.0m²です。450Wをこの面積と1,000W/m²で割ると、仕様表のモジュール変換効率22.5%とほぼ同じ値になります。ここでの製品は計算の例として選んだもので、ほかの製品より優れているという意味ではありません。

セル実効変換効率とモジュール変換効率 割る面積が違う

京セラの仕様表には2つの変換効率が並び、同じ450Wのパネルでセル実効変換効率は24.4%、モジュール変換効率は22.5%です。セルだけの面積で割るか、パネル全体の面積で割るかの違いです。

セルは、光を電気に変える小さな板です。パネル（モジュール）は、たくさんのセルをつないで枠やガラスで包んだもので、全体の面積にはセルのない部分も含まれます。

京セラの式では、分子はどちらもパネル1枚の公称最大出力です。割る面積がセルだけのほうが小さいため、セルの数字のほうが大きく出ます。カタログや見積りで数字を比べるときは、セルどうし、モジュールどうしで比べます。

ハンファジャパンは、単結晶はシリコンの原子が規則正しく並んでいて高効率である一方、価格は高価になると説明しています。多結晶は加工しやすく大量生産に向くため価格が抑えられ、近年の技術変化で変換効率も高くなってきたとしています。

材料や作り方が違えば、変換効率の水準も変わります。薄くて曲がる新しい太陽電池の変換効率は、ペロブスカイト太陽電池の記事で整理しています。

仕様表の数字は決まった条件で測った値

京セラの仕様表の出力は、AM1.5、放射照度1,000W/m²、モジュール温度25℃で測った値です。実際の屋根では光の強さもパネルの温度も変わるため、いつもこの出力が出るわけではありません。

京セラの仕様表では、出力・電圧・電流がこの条件での値で、モジュール変換効率は、その公称最大出力をモジュール面積と放射照度1,000W/㎡で割って求めています。AM1.5（エアマス1.5）は、地上に届く太陽の光の質をそろえるための条件です。

一方で、屋根の上のパネルが、いつもこの条件にあるわけではありません。朝夕や曇りの日は光が弱く、夏はパネルの温度が上がります。仕様表の数字は「比べるための物差し」と考えると読み違えにくくなります。

シャープは、太陽電池モジュールは温度が低いほど発電電力が大きくなると説明しています。ただし、寒い地域が必ず有利になるわけではなく、積雪や日照時間の差などさまざまな要因が関わるとしています。

パナソニックは、夏季は太陽電池の温度が高くなるため発電量が抑えられ、5月頃の方が発電量が多くなる場合があるとしています。日差しが強い季節ほど発電量が多いとは限らない理由の1つが、この温度の影響です。

変換効率が高いと何が変わるか 1m²あたりのW数

変換効率が高いほど、同じ面積で多くのW数が得られます。標準の条件で10%なら1m²あたり100W、22.5%なら約225Wです。京セラは自社のN型TOPConパネルを、限られたスペースしかない案件で特に高い効果を発揮すると説明しています。

京セラの仕様表では、450Wのパネルは外形寸法1,762mm×1,134mm、250Wのパネルは1,134mm×1,000mmで、変換効率はそれぞれ22.5%と22.0%です。出力を面積で割ると、1m²あたり約225Wと約220Wになり、変換効率の数字とほぼ一致します。

1枚のW数（「太陽光 ワット数」で調べられる数字）は、パネルの大きさと変換効率の両方で決まります。W数の大きいパネルは、変換効率が高いか、1枚が大きいかのどちらかです。大きさの違うパネルを比べるときは、W数だけでなく変換効率も見ると、面積あたりの出力の差が分かります。

シャープは、実際に設置できる容量は屋根の大きさや向きなどで異なるとしています。何枚をどう並べられるかは屋根ごとに違うため、枚数と並べ方は現地を見た提案で確かめます。

変換効率と発電量（kWh）の関係 年間の電気は別の条件でも決まる

変換効率は、同じ面積から得られる出力（W）にかかわる数字です。1年間の発電量（kWh）は、パネルの容量（kW）に加えて、日射量・気温・屋根の向き・影で変わると、シャープなどのメーカーは説明しています。

シャープは、kWは瞬間の電力、kWhは一定の時間に積み重なった電力量だと説明しています。たとえば10kWの発電を5時間続けると、10×5＝50kWhです。変換効率は、このうちkW（パネルの出力）にかかわる数字です。

その先の発電量について、シャープは、日射量や気温などに影響されるため季節で差があり、日射量の違いから地域でも差が出るとしています。屋根の方角でも発電量が変わり、影がかかると発電電力は下がり、その低下は影の面積の分だけでは済まないと説明しています。

つまり、変換効率の高いパネルでも、屋根の方角が合わなかったり影がかかったりする場所では、見込みほど発電しないことがあります。容量の決まり方は太陽光の容量の記事、地域や向きで発電量がどう変わるかは太陽光シミュレーションの記事で詳しく扱っています。

見積りで確かめる3つのこと

見積りを比べるときは、変換効率の数字がセルかモジュールか、屋根に載る容量（kW）はいくつか、その家の条件で見込める発電量（kWh）はどれだけかの3つを確かめます。

1つめは、数字の種類です。京セラの仕様表のように、セルの効率はモジュールの効率より大きく出ることがあるため、片方のパネルはセル、もう片方はモジュールの数字を比べると、差を読み違えます。京セラの仕様表では「モジュール変換効率」の行がモジュールの数字です。ほかの社の表では、注記でどちらの数字かを確かめます。

2つめと3つめは、その家の屋根に当てはめた数字です。変換効率はパネル1枚の性能を表す数字なので、見積りを比べるときは、屋根に何kW載り、その向きと影の条件で何kWh見込めるかを並べて見ます。

年数がたったパネルの出力の変化は太陽光パネルの寿命の記事、パネルが電気をつくる仕組みは太陽光発電の仕組みの記事、ほかの疑問はよくある疑問の一覧で整理しています。

よくある質問

Q. 変換効率が高いパネルほど、年間の発電量は多くなりますか

変換効率が高いと、同じ面積により大きなW数のパネルを載せられます。ただし、シャープやパナソニックは、発電量は日射量や気温などに影響され、地域や季節で差が出ると説明しています。屋根に載る容量（kW）と、その家の条件で見込める発電量（kWh）をあわせて比べてください。

Q. 仕様表の「セル実効変換効率」と「モジュール変換効率」はどちらを見ればいいですか

京セラの仕様表では、セルの効率はセルの面積だけで、モジュールの効率はパネル全体の面積で割って求めています。屋根の面積あたりにどれだけのW数が載るかを考えるときは、パネル全体の面積で計算したモジュール変換効率を見ます。比べるときは、同じ種類の数字どうしで比べます。

Q. 夏は日差しが強いのに、発電量が増えないのはなぜですか

パナソニックは、夏季は太陽電池の温度が高くなるため発電量が抑えられ、5月頃の方が発電量が多くなる場合があると説明しています。シャープも、パネルは温度が低いほど発電電力が大きくなるとしています。

この記事の用語

kW

発電設備の出力の大きさを表す単位。「4kWの太陽光」はこの値。パネル1枚は0.4〜0.5kW程度で、戸建てでは3〜6kWが多い。 用語集で見る

kWh

電気の量を表す単位。蓄電池の容量（何kWhためられるか）や、1か月に使った電力量に使う。1kWの機器を1時間動かすと1kWh。 用語集で見る

変換効率

太陽の光のエネルギーのうち、電気に変えられる割合。数字が大きいほど同じ面積で多く発電する。 用語集で見る

出典

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