第2編 第9章 第4節　太陽電池と太陽光発電

　我が国は京都議定書で1990年を基準年とし、2008年から2012年の間に温室効果ガスを6％減らすことを約束した一方で、CO₂総排出量としては逆に約1.5％上回っている（2009年度実績）。

　なかでも家庭部門は、1990年から約27％も増えており、排出増の原因になっている。その6割は電力起因によるものである（表 2-9-3　および図 2-9-6）。

表 2-9-3　我が国のエネルギー起源CO₂総排出量

	1990年度	2009年度
合計	1,059 (100％)	1,075 (+1.5％)
うち家庭部門	127 (12％)	162 (+27％)

（単位:百万t-CO₂）

出所：環境省ウェブサイト

図 2-9-6 家庭からのCO₂排出状況

出所：環境省ウェブサイト

　生活に不可欠な電力を生み出しつつ、二酸化炭素排出を削減する、その答えの1つが太陽電池を用いた太陽光発電である。

太陽電池の発電原理

　代表的な太陽電池であるシリコン系の発電原理を図 2-9-7に示す。すなわちＮ型半導体とＰ型半導体を利用している。Ｎ型半導体は動きやすい電子（伝導電子）を持ち、Ｐ型半導体は電子がやや不足し正孔（＋）を持っている。半導体に光があたると伝導電子は活性化して半導体内で動き回り、電子（－）と正孔（＋）の対が生まれることとなる。Ｎ型、Ｐ型の２種類の半導体の複合面があると、Ｎ型半導体は電子（－）を引き寄せ、Ｐ型半導体は正孔（＋）を引き寄せるため、太陽光を受けたＮ型半導体が発生させた正孔（＋）はＰ型半導体へ、Ｐ型半導体が発生させた電子（－）はＮ型半導体へ移動しようとする。ここに外部負荷を接続すると電子の移動が起こり電流が流れることとなる。

図 2-9-7　シリコン系太陽電池の仕組み

太陽電池の種類

　実用もしくは開発中の太陽電池を分類して表 2-9-4に示す。

表 2-9-4　太陽電池の種類

分類		素材
シリコン系	結晶系	単結晶Si、多結晶Si
	薄膜系	アモルファス、多結晶、微結晶
	ハイブリッド	単結晶＋アモルファス
化合物系	ガリウム砒素系	GaAs、AlGaAs等
	カドミウムテルル系等	CdTe、CdS等
	銅インジウムセレン等	CuInSe２、CuInS２、CuInGaSe２等
その他	色素増感型	TiO２＋有機色素:Ru(II)錯体等
	有機薄膜型	高分子材料、低分子材料

　太陽光発電は、再生可能エネルギーの中でも特に潜在的な導入可能量が多く、エネルギー自給率の低い我が国にとって、国産エネルギーとして重要な位置付けにある。政府の「低炭素社会づくり行動計画」（2008年7月閣議決定）においては、a.太陽光発電の導入量を2020年に10倍、2030年に40倍にすること、b.3～5年後に太陽光発電システムの価格を現在の半額程度にすること等を目標としている。2020年の導入目標は、その後さらに上方修正され「長期エネルギー需給見通し（再計算）」（2009年8月26日経済産業省発表）において20倍まで引き上げられている。さらに、「安心実現のための緊急総合対策」（2008年8月政府・与党とりまとめ）においても、低炭素社会の実現に向けた新エネルギー技術の抜本的導入のための具体的施策として、家庭・企業・公共施設等への太陽光発電の導入拡大が位置付けられている。

　2009年度になってからは、麻生太郎前内閣総理大臣スピーチ（「新たな成長に向けて」、4月9日）において、「太陽光発電の規模を、2020年までに今より20倍に」といった新たな方針が打ち出された。

　加えて、二階俊博前経済産業大臣が「太陽光発電の新たな買取制度」を表明し（2009年2月24日）、審議の末、2009年11月1日より、「太陽光発電の新たな買取制度」が開始されることになった。本制度は、国民による費用負担のもと、太陽光発電からの余剰電力を一定の価格で買い取り代行することを電気事業者に義務付けるもので、2011年度の買取価格は、住宅用（10KW未満）で42円／KWh、非住宅用等で40円／KWhである。

　太陽光発電システムを設置するとCO₂の排出量を低減できる。例えば、家庭用4.2kWシステムの場合、大阪市の年間予測発電量は4,909kWhとなり、CO₂の排出削減量は年間約1,544kg-CO₂になる。これは、すなわち平均的な一世帯の家庭から排出される温室効果ガス（約5,200kg-CO₂）の約30％が削減できることに相当する。また、同時に電気代の大幅な節約も期待できる（図 2-9-8）。

図 2-9-8　太陽光発電による炭酸ガス排出削減例^※1

※1※2 当社発電量シミュレーションによる
※3　CO₂の削減量は、太陽電池生産時に発生するCO₂の発生量（0.0455kg-CO₂/kWh）を
　　　加味し、0.3415kg-CO₂/kWhで試算。
※4　日本の平均的な1世帯から出る温室効果ガス排出量は年間約5,200kg-CO₂
　　　（財団法人 日本環境協会内 全国地球温暖化防止活動推進センター資料より）
　　　CO₂削減率（％）＝CO₂削減量（kg-CO₂）÷5,200（kg-CO₂）
※5　火力発電の石油消費量を1kWhあたり0.227Lとして計算

出所：ＪＸ日鉱日石エネルギーウェブサイト

　ダブル発電とは、家庭用燃料電池「エネファーム」等自家発電設備と太陽光発電システムを組み合わせた発電システムであり、この２つを組み合わせることによって、CO₂排出量の削減に貢献できる。

　また、太陽光発電システムで発電した電気は、家庭で使用する電気をまかなった上で、余剰となる電気を電力会社へ売ること(売電)ができる（余剰電力買取制度）。

　ダブル発電の場合、自家発電設備により家庭で使用する電気の大半をまかなうことができるので、「太陽光発電システム」のみを設置した場合と比べて、売電量を大幅に増やすことができる（図 2-9-9）。

図 2-9-9　「ダブル発電」の概念図

出所：経済産業省ウェブサイト

最近では更に、立地条件にあわせて風力発電や小水力発電を組み合わせた「環境対応型マルチエネルギーシステム」としてシステム開発が進んでいる。