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太陽光発電(たいようこうはつでん、Photovoltaic power generation)は、太陽電池を利用し、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する発電方式である。ソーラー発電とも呼ばれる。再生可能エネルギーの一種であり、太陽エネルギー利用の一形態である。

導入費用が高めな代わりに、昼間の電力需要ピークを緩和し、温室効果ガス排出量を削減できるなどの特長を有する。近年の競争によって性能が向上し、設置や保守が容易である等の利点や、低炭素社会の成長産業としての将来性を買われ、需要が拡大している。

この項では、主に発電方式としての太陽光発電について述べる。発電の原理や太陽電池の種類などについては、「太陽電池」の項を併せて参照されたい。

◆ 特徴

太陽光発電は昼間のみ発電するなど、従来の集中型電源とは様々な点で異なる特徴を持つ。また再生可能エネルギーの一種であり、エネルギー・環境面でのメリットのほか、経済的なメリットも有する。欠点は商用電源として導入コストが比較的高いことであり、価格低減や普及促進の政策を採る国が多い。一般に、下記のような長所や短所を有する。

・ 装置に可動部分が無いものがほとんどで、機械的にメンテナンスフリーである。

・ 分散型電源のため、災害などの有事における影響範囲を小さく抑えられ、非常用の電源となりうる。

・ 輸出産業として経済・産業面での利益が見込める。

・ 構成材料の大部分がリサイクル可能で、原子力発電のように放射性廃棄物になることもない。

・ 他の電力施設と比較して、小規模でも効率が低下しないため、任意の規模で利用できる。

・ 需要地に近接して設置できるため、送電のコストや損失を低減できる。

・ 原子力・火力等の発電と比較して、冷却水・廃棄物・排気などの発生がない。

・ 建築物の屋根・壁面にも設置できるため、土地を占有せずに設置することも可能。水力・原子力・火力などの発電方式と比較して設置要件が少ない。

・ 太陽光を利用する再生可能エネルギーであり、化石燃料に依存しない。

・ 発電量あたりの温室効果ガスの排出量が比較的少ない。

・ 出力ピークが昼間電力需要ピークと重なり、需要ピーク電力の削減に効果がある。

・ 設置国のエネルギー自給率を向上させる。

・ 2007年時点で電気的・機械的部品の寿命と総発電量を用いて計算した場合、発電電力量当たりのコストが他の発電方法に比べて2〜3倍と割高。

・ 発電電力が天候に左右される(曇天・雨天時、パネルに積雪した場合は発電量が低下する)。

・ 夜間は発電できず、蓄電性もない。

・ 太陽光利用のため、設置面積当たりの発電電力量が既存の発電方式に比べて低い。

◆ 発電可能な量

◇ 資源量

太陽から地球全体に照射されている光エネルギーは膨大で、地上で実際に利用可能な量でも世界のエネルギー消費量の約50倍と見積もられている山田興一・小宮山宏「太陽光発電工学」ISBN 4-8222-8148-5。たとえばゴビ砂漠に現在市販されている太陽電池を敷き詰めれば、全人類のエネルギー需要量に匹敵する発電量が得られる計算になる[外部リンク] 太陽光発電って何だろう(NEDO)。日本においても、需要より遙かに多い量を置けるだけの場所があると見積もられている。

太陽光発電システムの生産に必要な原料も基本的に豊富であり、少なくとも2050年頃までに予測される需要は十分に満たせるとされる[外部リンク] PV FAQs:Will we have enough materials for energy-significant PV production?,[外部リンク] 米国国立再生可能エネルギー研究所(NREL), DOE/GO-102004-1834, January 2004。シリコンを用いる太陽電池では、資源量は事実上無限とされる。またシリコンを用いない太陽電池についてはインジウムなどの資源が将来的に制約になる可能性があるが、技術的に使用量を節約することで2050年以降も利用可能ではないかと見られている。なお、太陽電池用シリコン原料の供給は2008年までは逼迫して価格も高止まりしていたが、各社の増産が追いつくことで2009年からは価格の低下が予測されている[外部リンク] New Energy Finance Predicts 43% Solar Silicon Price Drop, greentechmedia, 18 August 2008。太陽電池専用のシリコン原料(ソーラーグレードシリコン)の生産技術も様々なものが実用化されており、精製に必要なエネルギーやコストも大幅に削減されると見られている。

◇ 設置可能な場所

太陽光発電は、設置する場所の制約が少ないのが特徴であり、腕時計から人工衛星まで様々な場所で用いられる。

地上に直接設置することも可能であるが、太陽光を十分に受けることができ、パネルの重量に耐えることができる場所であれば屋根や壁など建造物の様々な場所に設置が可能である[外部リンク] 公共施設における導入事例(JPEA)[外部リンク] Photo Gallery of PV-installations (IEA PVPS)。また近年は軽量で柔軟なフレキシブル型太陽電池も開発されており、取り付けの自由度が高まっている[外部リンク] フレキシブルなアモルファスシリコン太陽電池の例(富士電機システムズ株式会社 F-Wave)。

◇ 日本国内で導入可能な規模、導入効果の目安

太陽光発電は集中型発電所などに比べれば比較的大きな設置面積を必要とするが、日本においても設置面積は不足せず、潜在的には必要量よりも桁違いに多い設備量(7984GWp = 約8TWp分)が導入可能と見積もられている。このため太陽光発電の導入量は、安定電力供給の電源構成上の観点から決まるとされる[外部リンク] 日本で導入できる量(産業技術総合研究所)。そのような観点から導入可能な設備量は102GWp〜202GWp程度と言われる。その中では、建造物へのソーラーパネル設置により期待される導入量が多く、積極的に開発を進めた場合の将来の導入可能量は戸建住宅53GWp(ギガワットピーク)、集合住宅22GWp、大型産業施設53GWp、公共施設14GWp、その他が60GWpなどとなっている[外部リンク] 2030年頃までの技術発展を想定したときの国内導入可能量(MW)(NEDO [外部リンク] 新エネルギー関連データ集 平成17年度版)。

太陽光発電の累計導入設備量が100GWp(=1億kWp)になると、その発電量は日本の年間総発電量の約10%に相当する(200GWpで約20%、8TWpで8倍の計算)。

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