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アモルファスシリコン

太陽電池モジュールのアモルファスシリコンとはどのような特徴を持っているのでしょうか?メリット・デメリットも解説しています。

アモルファスシリコンとは

アモルファスシリコンの太陽電池モジュールは、三次元的に規則正しい結晶構造を持たないシリコンを使って作られています。アモルファスとは結晶構造の種類の1つで、多結晶シリコン単結晶シリコンとは異なり不規則な原子配列になっているのが特徴です。

アモルファスシリコンの結晶構造

アモルファスシリコンの場合は、シリコン原子(Si)の隙間に不規則的に水素(H)などの不純物が混入しており、それぞれの原子間の距離がばらばらな構造になっています。

この状態では効率よく発電できないため、不純物を取り除いた「I型シリコン(真性半導体)」を間に挟むことによって発電ロスを防ぐ「PIN接合型」の太陽電池モジュールの構造となっています。

アモルファスシリコンのPIN接合型

アモルファスシリコンのメリット

アモルファスシリコンは結晶型の太陽電池モジュールとは異なり、光を多く吸収できるというメリットがあります。発電するために数百μmの厚さが必要な結晶型に対して、アモルファスシリコンは1μm以下の薄い膜厚でも発電できるという特徴を持っています。

ガラスやステンレスなどにアモルファスシリコンのフィルムを張り付けて発電することも可能です。また軽量で加工もしやすいので様々な形状の太陽電池を作ることもできます。

また結晶型モジュールよりも簡単に製造することができることから、製造コストも安い点もメリットの1つです。

高い温度下でも安定して発電できるという性質も持っており、電圧を自由に調整できるというメリットもあり、太陽光発電システムのパワーコンディショナーとの相性も良くなります。

アモルファスシリコンのデメリット

アモルファスシリコンの最大のデメリットは変換効率が悪いという点です。多結晶シリコン型のモジュールが12%を超えるのに対し、アモルファスシリコンは9%程度の変換効率しかありません。

多層化することによって変換効率の向上が研究されていますが、微結晶シリコン層と組み合わせた「微結晶タンデム型アモルファスシリコン太陽電池」でも変換効率は10%をわずかに超える程度です。アモルファスシリコンは変換効率を上げることが課題となっています。

太陽電池モジュールの種類 変換効率
多結晶シリコン型 12 ~ 16%
アモルファスシリコン 9%

アモルファスシリコンのまとめ

  • 不規則にならんだシリコン結晶によって構成される太陽電池
  • 光を吸収しやすく薄い膜厚でも発電できるというメリットがある
  • デメリットは変換効率が9%程度しかないという点で今後の課題とされている

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