太陽光発電の効率を最大化する完全ガイド｜発電量を上げるコツと最新技術

太陽光発電システムを導入したときと比べて発電量が極端に落ちた場合は、一時的な現象なのか、トラブルが起きているかを見極めることが重要です。

今回は、太陽光発電の効率を最大限に引き出すための完全ガイドをお届けします。そもそも発電効率とはなにか、発電効率を下げる原因や効率を上げるためのテクニックを、わかりやすくご紹介。

太陽光発電は、地域や季節によっても発電量が変わります。太陽光発電を導入するか検討中の人や、すでに導入している人も、太陽光発電の効率を最大化できるように、この記事を参考に知識を深めましょう。

太陽光発電の「効率」とは？──まず知っておきたい基礎知識

太陽光発電の発電効率を上げるためにも、そもそも太陽光発電の「効率」とはなにか、まずは知っておきたい基礎知識を解説します。

まずは太陽光発電に関する、以下の語句の意味をチェックしましょう。
セル ： 太陽電池モジュールを構成する最小単位。太陽光パネルに並ぶ小さな四角い板1枚1枚
モジュール ： セルを複数組み合わせてパネル状に加工したもの。一般的にはソーラーパネル1枚を表す
パネル ： モジュールと同じ意味。セルを複数枚組み合わせてパネル状に加工したもの。ソーラーパネルとも呼ばれる。

『発電効率』と『変換効率』の違い

太陽光発電の「効率」には、以下の2種類があります。

発電効率

太陽光からのエネルギーを電力に変換する割合。太陽光発電システム全体の性能を表しており、パネルやパワーコンディショナー、配線などの性能が影響します。一般的に発電効率の平均は、20パーセント前後が目安です。

変換効率

太陽光パネルが太陽光からのエネルギーを電力に変換する割合。太陽光パネル自体の性能を表しています。変換効率を表す指標は、以下の2種類があります。

モジュール変換効率 ： 太陽光パネルの1平方メートルあたりの変換効率を表す指標

モジュール変換効率（％）＝（モジュール公称最大出力（W）×100）÷（モジュール面積（平方メートル）×1000（W/平方メートル））

モジュール変換効率は以下のように、実際に計算して求めることができます。

セル変換効率 ： セル1枚あたりの変換効率を表す指標。1枚のセルがどれぐらい太陽光を電気エネルギーに変換できるかを表す

セル変換効率（％）＝出力電気エネルギー ÷ 太陽光エネルギー×100

セル変換効率はセルをつなげたときの電気抵抗の影響を受けないため、モジュール変換効率よりも数値が高くなる傾向にあります。実質的な性能を判断したいときは、モジュール変換効率を参考にしましょう。

住宅用パネルの平均的な変換効率

太陽光パネルの変換効率は製品ごとに異なります。変換効率が高い太陽光パネルほど、発電ロスが少なく、発電効率が高いといえます。日本国内メーカーの一般的なパネルの変換効率は、15～20％前後です。

太陽光発電の効率を下げる6つの原因

太陽光発電の効率が下がる、6つの原因を紹介します。

設置環境

太陽光パネルは、設置場所の環境によって変換効率が下がることがあります。

たとえば海に近い地域に設置された太陽光パネルは、塩害を受ける可能性があるでしょう。
パネルの表面に塩が付着した汚れで変換効率が下がったり、塩分による金属部分の腐食によって太陽光パネルの落下が生じた結果、変換効率が下がったりする恐れもあります。

太陽光パネルに建物や木などの影ができる場合も変換効率が下がります。影のある箇所の発電ができないだけではなく、一部分だけ電流がスムーズに流れないことで「ホットスポット」という現象が起こる可能性があるのです。ホットスポットとは、一部分に大きな抵抗がかかることでシステム全体の電流が制限されて、発電量が低下する現象です。さらにパネルの一部または全体が発熱し、パネルの劣化や故障、火災に発展する恐れも考えられます。

天候や地域

発電量は日射量に大きく左右されるため、天候や地域によっては変換効率が下がります。

曇りや雨、雪の日は日射量が減少するため、発電量も減少します。一時的な悪天候であれば、天候が回復すれば発電量も回復しますが、梅雨で雨が続くなど、日照時間が大幅に短い時期は発電量低下が起こるでしょう。

また以下のように設置する地域によっても、日射量が低下して変換効率が下がる原因になります。

• 冬に雪や曇りの日が多い日本海側
• パネルが雪で覆われることの多い豪雪地帯
• 地形の影響で日の出前や日没前から影が長時間できやすい山間部や盆地

高温

太陽光パネルに使われている半導体は高温に弱く、パネルの表面温度が上がると、出力（発電量）が低下します。

太陽光発電に最適な気温は25度とされており、1度上昇するごとに約0.4～0.5％、変換効率が低下するといわれています。真夏などは条件によって、パネルの表面が70度以上になることも。25度の場合と比べて、18～22.5％程度も変換効率が下がる計算になるでしょう。

汚れ・落ち葉・鳥のフンなどの付着物

太陽光パネルの汚れは、以下の理由から発電効率が下がる原因になります。

• 付着した汚れが太陽光を遮るため
• ホットスポットが発生するため

屋外に設置されている太陽光パネルには、落ち葉、鳥のフン、砂ぼこり、花粉、黄砂などの汚れが付着します。少しの汚れであれば雨で洗い流されますが、長期間雨が降らない日が続くと、頑固な汚れが蓄積してしまい、変換効率の低下につながるでしょう。
付着物のあるパネル部分が影になり、一部分だけ電流がスムーズに流れなくなる、ホットスポットが起こる恐れもあります。

パネルやパワーコンディショナーの劣化

太陽光パネルやパワーコンディショナー（パワコン：発電した電気を交流に変換する機器）は経年劣化が生じます。年月が経つにつれて、少しずつ発電効率は低下していきます。太陽光パネルは、メーカーや製品の種類などでも異なりますが、1年間に0.27～0.5％程度の発電量の低下があると考えられています。

太陽光パネルの寿命は20～30年程度、パワーコンディショナーの寿命は10～15年程度です。

※参考：太陽光発電システムの調達価格、期間への要望（一般社団法人 太陽光発電協会）

https://www.meti.go.jp/shingikai/santeii/pdf/003_03_00.pdf

漁港のエコ化方針（再エネ）ガイドライン事業性検討シートの利用法（水産庁）

https://www.jfa.maff.go.jp/test/keikaku/pdf/kanmatusitoriyouhou.pdf

メンテナンス不足・設置時のミス

屋外に設置する太陽光パネルは鳥のフンなどの汚れが付着するため、清掃などのメンテナンスが欠かせません。メンテナンスをせずに放置すると、汚れや機器のトラブルに気づくのが遅れて、発電効率が下がる原因になるでしょう。

また、設置時のミスで発電効率が下がるケースもあります。施工時にプラスとマイナスの極性の接続を間違えるなど、太陽光パネルの接続ミスが起こることがあります。

発電量を効率化させるための実践テクニック

発電量を効率化させる実践テクニックを紹介します。メンテナンスやデータチェックでトラブルに早く気づいて対処できれば、発電量を効率化させることができます。

メンテナンスや点検を定期的にする

太陽光の発電効率を維持するには、メンテナンスや点検が欠かせません。パネルの汚れなど、トラブルが起きているのに気づかず長い期間放置した結果、発電効率が大きく低下していた、というケースもあります。

以下に、簡単にできるメンテナンス術を紹介します。発電量を効率化させるためには、定期的な点検や清掃で、異変に早く気がつくことが大切です。

• 室内モニターやスマホアプリで日々の発電量をチェックする
• 屋根に設置している場合などは、見える位置から月に1回程度、パネルの状態を双眼鏡でチェックする
• 季節ごとに、影ができていないかチェックする

－周りに高い建物ができて影になっていないか
－草木が伸びて影になっていないか

• 年に１回、パワコンのチェックをする

－異音・異臭がないか
－液晶画面にエラーが表示されていないか
－換気口にほこりがたまっていないか

発電データをチェックするポイントは後述する「発電データで“ロス”を見抜くコツ」で説明します。

太陽光パネルの掃除は、業者に依頼するのがポイントです。自分で行うとパネルの表面を傷つけたり、高所に設置している場合は転落したりする恐れがあるからです。気候や立地環境にもよりますが、年に１～2回を目安に清掃を依頼しましょう。交通量の多い場所や工場地帯、落ち葉がたまりやすい場所などに設置している場合は、パネルが汚れやすいため、年に2～3回を目安に掃除してください。

住宅用のパワコンは設置場所がメーカーなどによって異なります。白やシルバーの箱型で、エアコンの室外機をスリムにしたサイズです。玄関近くや勝手口の横など家の外壁に設置されているケースや、脱衣所やブレーカーがある分電盤の近くなど屋内に設置されているケースがあるので、チェックしてみましょう。

パネルにできる影を減らし、パネル角度を見直す

太陽光発電は、太陽光パネルに太陽光ができるだけ垂直に当たるほど、発電量を大きくすることができます。日本では南向き、傾斜角度30度前後が年間を通して効率がよいとされていますが、設置する地域や環境、季節などでも最適な設置条件は変わります。導入時に設置場所や角度を慎重に検討して、最適化することが重要です。

地上に設置している太陽光パネルで、以下のような場合は角度の見直しを検討しましょう。

• 最適な角度を選定できていない場合
• 周囲の建物や樹木の影響を受けてパネルに影ができている場合
• 台風などの影響でパネルの角度が変わった場合

一方で、屋根の上に設置された太陽光パネルは、屋根の向きや屋根勾配に発電量が左右されます。屋根上の太陽光パネルの角度を変更するには、足場を組む必要があり、費用対効果が低くなる可能性が高いでしょう。そのため、屋根上のパネルの場合は、角度調整よりも、周囲の木の枝の剪定などで日射を妨げない対策を優先するのがおすすめです。

発電データで“ロス”を見抜くコツ

発電量は室内モニターやスマホアプリで確認でき、毎日チェックすることで、発電ロスを見抜ける可能性があります。以下にデータをチェックするポイントを紹介しますので、参考に自宅の発電量を確認してみましょう。

晴れた日の波形をチェックする

朝から夕方にかけて滑らかな山を描いているのが正常な波形です。V字型で一部が谷になっている場合は、ある時間帯に建物や木などで影ができている可能性があります。データの山の頂上が平らで台形になっている場合は、設置しているパネルの枚数が多すぎるなどが原因で、パワーコンディショナーの容量が足りていない可能性があるでしょう。

左右のバランスをチェックする

午前と午後の発電量を比較してみましょう。昼12時を軸に左右対称の波形が理想的です。たとえば「午後になると発電量が大きく低下する」という場合は、西側に影になる障害物があったり、パネル半分に鳥のフンなどの汚れが集中したりしている可能性があります。

晴れているのに発電量が極端に低い

機器の故障や、汚れが付着している可能性があります。

前年の同じ月と発電量を比較する

月ごとの発電量をメモして記録しておきましょう。太陽光発電は季節差があり、発電量が変動します。前年の同じ月と比較することで、発電システムの劣化や発電ロスを見抜きやすくなるでしょう。

高性能な太陽光パネルを選定する

変換効率は製品ごとに異なり、変換効率が高い太陽光パネルを採用することで発電ロスが減ります。一般的に日本国内メーカーの変換効率は15～20％程度です。太陽光発電は長く運用するシステムなため、設置時の導入コストだけに注目せずに、性能やランニングコスト、何年間の運用で投資回収できるのかを考え、よく選定することが大切です。

高性能なものになると22％を超えるため、発電効率をアップしたい人は、高性能な太陽光パネルの採用を検討しましょう。ほかにも初期費用はかかりますが、表裏の両面で発電できる両面パネルや、25度以上の温度にも強いソーラーパネルなどもあります。

また、再生可能エネルギー設備などの導入を支援する補助事業を行っている自治体もあり、太陽光発電の導入に補助金が支給される可能性があります。自家消費（自宅で電気を消費する）が前提の場合や、蓄電池と併用する場合など、くわしい条件は自治体ごとに異なるため、補助金制度があるかチェックしてみましょう。

季節と地域で変わる発電効率

太陽光発電は、季節や地域によっても発電効率が変わります。自宅の発電システムの発電量が妥当かどうか、効率比較するためにも知っておきましょう。

夏と冬で発電量はどれくらい違う？

太陽光発電の発電量は、季節によって異なります。夏と冬の発電量を比較するため、それぞれの季節ごとの特徴を確認してみましょう。

	夏	冬
日照時間	長い	短い
太陽の高さ	高い、真上から光が入る	低い、斜めから光が入る
パネルの温度	非常に高い、効率ダウン	低い
天候の影響	夕立や台風の影響を受ける	積雪の影響を受ける

神奈川県小田原市の「市役所太陽光発電システムの発電量実績（推定）」（https://www.city.odawara.kanagawa.jp/field/envi/zerocarbon/solarpower/p07638cc.html）によると、発電量は7月がもっとも多く、11月と1月が少なくなっています。

※引用：市役所太陽光発電システムの発電量実績（推定）（小田原市）

太陽光パネルの発電量は表面温度が25度のとき最大になるため、一般的には5月ごろがもっとも発電効率がよいといわれています。日射量が多い夏は発電量が多くなりますが、日照時間も長いので、発電効率が良いわけではありません。パネルの表面温度は1度上昇するごとに、0.5％ずつ発電量が低下します。発電量が多いからといっても発電効率が高いわけではないのです。

地域別の日射量マップと年間発電シミュレーション

地域ごとに、以下のように日射量は異なります。お住まいの地域をチェックしてみましょう。

※参考：地域別日射量情報 の収集・整理・ マップ化（環境省）
https://www.env.go.jp/content/900449284.pdf

日射量は地域ごとに異なるため、発電量も変わります。つぎの表は太陽光発電のシステム容量1kWあたりの年間発電量（戸建住宅等）を予想したもので、県庁所在地別に発電量の多い順に並んでいます。お住まいの地域に設置した場合の発電量をシミュレーションしてみましょう。

県庁所在地	システム容量1kWあたりの 年間予想発電量（kWh/年・kW）
甲府市	1522
前橋市	1441
静岡市	1431
長野市	1428
高知市	1407
徳島市	1401
水戸市	1392
津市	1392
神戸市	1388
和歌山市	1386
名古屋市	1382
岐阜市	1368
横浜市	1366
宇都宮市	1364
さいたま市	1361
千葉市	1352
高松市	1348
岡山市	1346
新宿区	1345
宮崎市	1345
大阪市	1337
広島市	1332
松山市	1330
熊本市	1309
奈良市	1304
仙台市	1288
山口市	1279
長崎市	1276
大津市	1271
福島市	1267
大分市	1263
佐賀市	1262
鹿児島市	1256
京都市	1255
盛岡市	1234
札幌市	1225
福岡市	1224
山形市	1219
那覇市	1217
福井市	1190
金沢市	1189
鳥取市	1183
松江市	1177
富山市	1163
青森市	1162
新潟市	1140
秋田市	1108
平均	1303

※参考：令和3年度再エネ導入ポテンシャルに係る情報活用及び提供方策検討等調査委託業務報告書（環境省）
https://repos.env.go.jp/web/dat/report/r03/r03_whole.pdf

雪国・多湿地域・都市部の違いと対策

地域によって、年間予想発電量は異なります。雪国（青森市）、多湿地域（那覇市）、都市部（新宿区）のそれぞれの地域の年間予想発電量をピックアップしました。

地域	システム容量1kWあたりの 年間予想発電量（kWh/年・kW）
雪国（青森市）	1162
多湿地域（那覇市）	1217
都市部（新宿区）	1345
平均	1303

パネルの表面に結露が付着しやすい「多湿」や、冬はパネルが雪で覆われる「雪国」は、発電量が少ない傾向にあることがわかります。一方で、太平洋側に位置しており、冬場でも晴天率が高い都市部は、発電量が多い傾向にあります。

多湿地域に設置する場合は、水分による劣化を防ぐ両面ガラスのパネルを選んだり、「PID耐性あり（多湿による電流漏れを予防できるパネル）」と書かれたパネルを選んだりしましょう。また、高い防水性のあるIP65以上のパワコンを選ぶとよいでしょう。

雪国に設置する場合は、パネルの上に雪が積もると発電できなかったり、重みで発電パネルが壊れたりする恐れがあります。通常は20～30度の傾斜角度で設置しますが、雪国では40度以上の急な角度に設置することで、雪が滑り落ちやすくなるでしょう。

季節ごとに気をつけたいメンテナンスポイント

季節ごとに、メンテナンスをする際のポイントを紹介します。

春（3～5月）

花粉や黄砂、鳥の活動が盛んになるため鳥のフンによる汚れが付着しやすい時期です。一年を通して、もっとも洗浄に適している季節です。

夏（6～8月）

暑さと湿気によるトラブルに注意が必要な時期です。地上に設置している場合は、雑草が伸びて太陽光パネルに影を作ることがあります。風通しが悪く湿気がこもる可能性もあるため、草刈りを行いましょう。
パワコンは熱に弱いため通気を確保し、周囲に物が置かれていないか、異音がしていないかのチェックをしましょう。

秋（9～11月）

台風シーズン後は、ネジや金具に緩みがないか、パネルが破損していないか、飛来物がないかなどのチェックを目視でしましょう。落ち葉がパネルに張り付いていないかもチェックします。パネルが汚れている場合は洗浄を行いましょう。

冬（12～2月）

パネルに積もった雪は自然に溶けたり落ちたりするのを待ちましょう。無理に除雪を行うと、パネルの破損や、作業中に転落する恐れがあるためです。雪がパネルから落ちた後は、雪の重みでパネルが破損していないかチェックしましょう。

「発電量が減った？」と思ったら！原因別チェックリスト

「発電量が急に減った？」と思ったら、以下のポイントをチェックしてみましょう。

パネルの見た目で分かる異常サイン

太陽光パネルは見た目でも異常を判断できます。以下の症状が見られたら、放置せずにすぐに対処することが大切です。

• 変色・焦げがある
• ひび割れ・破損がある
• 層間剥離（水分や空気がパネルの層に侵入して白く剥がれている状態）が起きている
• 鳥のフンや落ち葉、砂ぼこりなどの汚れが付着している

機器トラブル（パワコン・配線）の初期症状

パワコンや配線にトラブルが起きたときは、以下のような異常のサインが現れることがあります。見つけた際は、速やかに専門業者に連絡し、指示に従って安全に使用を停止してください。

• モニターや機器本体が異常を検知した、エラーコードが表示された
• 運転中に異音がする、音が通常よりも大きい
• 本体が発熱している
• 焦げ臭い匂いがする、発煙している
• 頻繁に発電システムが停止する、再起動する
• 配線が腐食している
• 配線の被覆（電線を覆う保護材）が破れている

専門業者に相談すべきタイミングと費用目安

太陽光パネルやパワコン、配線に異常が見られた場合は、専門の業者に点検・修理を依頼しましょう。自分で掃除や修理をすると、機器を破損させたり、転落や感電したりする恐れもあるため危険です。必ず専門業者に点検・修理を依頼してください。

また、太陽光発電設備の点検は、改正FIT法（https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/saiene/kaitori/dl/fit_2017/setsumei_shiryou.pdf）で義務化されています。住宅用の太陽光発電システムは、設置後1年目に点検を行い、それ以降は4年に1度の定期点検が推奨されています。太陽光発電の効率を維持するには、トラブルが起きていなくても、定期的に点検やメンテナンスを行うことが重要です。

太陽光発電の点検にかかる費用や、点検内容については、以下のコラムでくわしく解説します。
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イエコマ編集部

まとめ

太陽光発電は再生可能エネルギーを利用したサステナブルなエネルギー源です。二酸化炭素の排出削減や石油燃料の使用抑制などの環境貢献につながるでしょう。

太陽光発電は長く運用するシステムなため、発電効率が下がったときに一時的な要因によるものか、設備トラブルが起きているかを見極めることが重要です。発電効率が下がる主な6つの原因は以下のとおりです。

• 設置環境の問題
• 天候や地域の影響
• 高温による性能低下
• 汚れ、落ち葉、鳥のフンなどの付着物
• パネルやパワーコンディショナーの劣化
• メンテナンス不足、設置時のミス

また発電量は、地域や季節によっても異なります。今回の記事を参考に、お住まいの環境にあわせて発電量をシミュレーションし、定期的にメンテナンスやパネル洗浄を行いましょう。極端に発電量が少ない場合は、今回紹介した対処法を試してみてください。