太陽光発電の仕組みとは？メリットとデメリットも合わせて解説【イラスト付き】
この記事は2025/06/02に更新されています。
最近注目を浴びている再生可能エネルギーですが、その中で代表的なものが太陽光発電です。
最近、自分の家にも太陽光パネルを設置する人が増えてきて街中でもよく見かけるようになりましたが、太陽光発電はどのように電気が生まれているのかよくわからないですよね。
「太陽光発電の仕組みを知りたい」
「太陽光発電ってどうやって発電するの？」
この記事では、太陽光発電の仕組みについて、基礎的なポイントから徹底解説します。初期費用無料で太陽光発電を設置するサービスを行っている、ハチドリソーラーの担当者が太陽光発電の仕組みや設置するメリットやデメリットについてわかりやすくまとめました！
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そもそも太陽光発電とは？基礎知識を解説
はじめに、太陽光発電に関する基礎的な知識・ポイントから解説します。
太陽光エネルギーとは？
エネルギーとは、簡単に言えば「仕事をする力」のことです。私たちの身の回りにはさまざまな形のエネルギーが存在します。たとえば、太陽光発電に直接関連するエネルギーで言えば「光エネルギー」や「電気エネルギー」が挙げられます。
しかし、ほかにも熱エネルギー、動いている物体が持つ運動エネルギー、原子核反応に関わる原子エネルギーなどがあります。このようなエネルギー形態は、多くの場合、形を変えられる点が特徴です。
たとえば、太陽光発電に使われる太陽光パネルは、太陽の「光エネルギー」を、私たちが利用しやすい「電気エネルギー」に変換する仕組みとなっています。
太陽光とは？
太陽光とは、太陽から地球へ届く光のことです。太陽光が持つエネルギー（太陽エネルギー）は、非常に強力かつ、近年で枯渇する心配の少ないクリーンな資源と考えられています。 地球全体に1秒間に降り注ぐ太陽エネルギーの量は、全世界の人々が1秒間に消費する全エネルギー（石油や電気など）の約2万倍にもなると言われています。
もし太陽エネルギーを100%活用できれば、世界の年間エネルギー消費量をわずか1時間程度でまかなえる計算です。
そのため、ほぼ無限とも言える太陽エネルギーをいかに効率的に、そして経済的に活用していくかについて、世界中が注目しています。
太陽光発電とは？
太陽光発電は、その名の通り、太陽の光エネルギーを直接電気に変換するシステムです。「太陽光パネル」に太陽光が当たることで発電し、電気を発生させます。太陽光パネルから発生した電力は直流（DC）で、そのまま家電に活用することはできません。
そのため、太陽光発電設備に搭載される「パワーコンディショナ」によって、電力の直流を交流に変換し、家庭内での使用や電力会社への売電に使用できるよう仕組み化されています。
太陽光発電の仕組みとは
太陽光発電は、太陽の光を活用して発電する仕組みです。太陽光はどれほど使っても枯渇しないことから再生可能エネルギーのひとつとされています。発電方法としては、主に「太陽光パネル」と呼ばれる機器を使用して太陽光を電気に変換しています。
電気に変換するためには、太陽光パネルをメインとして構成される太陽光発電システムが必要です。具体的には、以下のような設備をワンセットで「太陽光発電」と呼ぶケースが一般的になっています。
- 太陽光パネル
- 接続箱
- パワーコンディショナ
- 分電盤
太陽光パネル（ソーラーパネル）
太陽光パネルとは、たくさんの「太陽光電池（セル）」から構成されているパーツのひとつです。電池と名付けられていますが、太陽光パネルだけでは発電した電気を貯めることはできません。
パネル内部の半導体に太陽光が当たると、電子が動き出し、直流（DC）の電気が発生します。これは「光起電力効果（ひかりきでんりょくこうか）」と呼ばれます。太陽光パネルは太陽光発電で起点となる設備で、発電量や効率はパネルの性能や設置条件に大きく左右されるため、非常に重要です。
接続箱
接続箱は、複数の太陽光パネルから出てくる電気を1つにまとめてパワーコンディショナへ送る役割を持ちます。電気の集約だけでなく、逆流防止や落雷対策（避雷素子）、メンテナンス時の開閉機能も備えているモデルが多くなっています。
特に大規模な太陽光発電システムでは必須の装置で、効率的かつ安全に電気を管理するために重要です。基本的に屋外に設置されることが多くなっています。
パワーコンディショナー
パワーコンディショナ（パワコン）は、太陽光パネルで発電された直流の電気を、家庭や事業所で使える交流（AC）に変換する装置です。
太陽光パネルで発電された電気は、「直流」の電流となっているため、直流のままでは家庭で使用することができません。太陽光パネルで発電した電気を自宅で使用できるのは、パワーコンディショナーが電気を交流に変換を行っているからです。
さらに、「発電量を最大化する制御（MPPT）」「異常時の自動遮断」「電力品質の調整」「売電時の系統連系保護」など多機能を担っています。災害や電気が足りなくなって停電が起きた時に、太陽光パネルで発電した電気をパワーコンディショナー（コンセント）から直接使用できるのも魅力です。
パワコンがなければ、発電した電気を家庭や電力会社で利用できないため、太陽光発電設備において重要なシステムのひとつと言えます。
分電盤
分電盤は、パワーコンディショナで交流に変換された電気を、家の各部屋・設備・コンセントへ安全に分配する装置です。太陽光発電システムがなくとも、各ご家庭には分電盤があります。ただし、太陽光パネルの設置時に分電盤を交換・増設しなければならない場合もあります。
分電盤があることで、過電流や漏電時には自動で電気を遮断し、事故を防ぎます。また、太陽光発電で余った電気を電力会社に売る「逆潮流」の制御も分電盤が担うのがポイントです。太陽光発電専用の分電盤は、売電による収入や安全確保のために不可欠だと言えるでしょう。
太陽光発電でどのように電気がつくられるの？
太陽光発電では、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する仕組みが使われています。まず、太陽光パネル（ソーラーパネル）は「n型半導体」と「p型半導体」という2種類の半導体を重ねた構造になっています。太陽の光がパネルに当たると、光の粒（光子）のエネルギーによって、n型半導体に電子（－）、p型半導体に正孔（＋）が生まれます。
このとき、電子は導線を通ってn型からp型へ移動します。この電子の流れが「電流」となり、これが太陽光発電で生まれる電気です。この現象は「光起電力効果」と呼ばれています。
発電された電気は直流（DC）なので、そのままでは家庭の電化製品には使えません。そこで接続箱から「パワーコンディショナー」という装置で交流（AC）に変換し、分電盤を通して家中に電気を送ります。余った電気は電力会社に売ることもできます。
まとめると、太陽光発電は「太陽の光→太陽光パネルで電気（直流）→パワーコンディショナーで交流に変換→家や電力会社で利用」という流れで電気がつくられます。
しかし、太陽光発電だけでは、発電した電気は貯められません。そのため、日中誰もいないことが多い家庭だと使うことができず余ってしまうのです。
太陽光で発電して余った電気（余剰売電）の流れ
余ってしまった電気は、分電盤から普段街中で見かける電線に流れていきます。全員が使える電気になるので家に太陽光発電設備を搭載すれば、日本の使える電気を増やすことにつながり、電気を使える人が増えるとも言えます。
また、家の中で余って電線に流した電気はお金できるのも魅力です（売電）。電気を生み出せば出すほど自分の家で家電を使えるほか、余った分はみんなのため、日本のためになるだけでなく、お金として帰ってくるメリットがあります。
太陽光発電のメリット・デメリット
太陽光発電を設置すれば自宅で使う電気を賄えるだけでなく、売電することでみんなの使う電気として日本国内で有効活用できます。太陽光発電の設置にはメリットがたくさんありますね！
しかし、「ほんとに良いことだけなのか？」と疑問に思う方もいると思います。そこでここからは、太陽光発電を設置するメリットとデメリットについて解説します。
太陽光発電を自宅に設置するメリット
- 電気代を削減できる
- 余った電気を売り、お金にできる
- 発電した電気を使える
- 太陽光発電は再生可能エネルギーなので環境に優しい
- 電気料金高騰の影響を受けにくい
太陽光発電を自宅に設置するデメリットとは？
- 設置するための初期費用が高い
- 天気が悪いと発電できる量が減ってしまう
- 太陽光パネルを設置できる場所が限られている
- 悪徳な業者がいる
- 数年に一度メンテナンスが必要
太陽光発電のデメリットを打ち消す方法
太陽光発電のデメリットには初期費用の高さなどさまざまな課題があります。そのため、自宅を建設するとき、「設置費用が高いから太陽光発電の導入は諦めよう」と考えた方もいるかもしれません。
実は、昨今では「0円ソーラー」と呼ばれるサービスが登場しています。本来なら100万円以上掛かる太陽光発電システムの初期費用も、設置に掛かるコストを0円にすることで、誰でも設置しやすくなるサービスです。
たとえば、ハチドリソーラーの0円ソーラーサービスをご利用いただければ、初期費用ゼロで太陽光発電設備をご導入いただけます。
導入時のコスト負担を抑えて、月額リース料金のみで最新の太陽光パネルや蓄電池を利用できるのが魅力です。電気代削減や災害時の備え、環境貢献を手軽に実現でき、複数のプランからニーズに合ったプランをお選びいただけます。契約期間中はメンテナンスや災害補償も付帯し、長期的な安心と経済メリットを両立するのもポイントです。
全国20,000件を超す施工実績を持つ事業者と提携しているほか、国内で唯一自社生産を行っている「長州産業」の太陽光パネルをご利用いただけるのも特徴です。補助金等の申請によって負担するコストを低減することも可能ですので、興味をお持ちいただけましたら、まずはお気軽にお問い合わせください。
太陽光発電を自宅に設置するとどのような良いことがあるのか
太陽光発電を自宅に設置すれば自然エネルギーを増やすことに貢献できる
太陽光発電を自宅に設置して得られるモノ。それは、持続可能な電気を創って使うことで地球を守ることや、自宅の電気代削減、災害対策に繋がっていくことだと言えるでしょう。
今は、限りある天然資源を使い続けている状態です。それは言い換えると、未来に残すべき資源を前借りしている借金状態と同じです。お金であれば返すことで解決できるのですが、資源は違います。
返すことの出来ない借金となっていて、資源を消費し続けているのです。消費を少なくするためには、持続可能な電気を創り使っていくことが大切になると思います。
今の生活を続けていると、100年後には地球に住むことができなくなってしまうことも考えられます。
現在、地球は温暖化の影響を受けてどんどん気温が高くなっています。
地球温暖化の原因は、二酸化炭素が要因のひとつと言えます。二酸化炭素は、あらゆるところから放出されています。
しかし、普段私たちが使っている電気ではなんと10.6億トンの二酸化炭素を排出しているのです。
生活の中で電気は必要なものだからと言って二酸化炭素を排出し続けてしまったら自分達が生きている間は問題なくても生まれてきた子供たちは暮らせない世界になってしまうかもしれません。
出典：資源エネルギー庁『環境 | 日本のエネルギー 2020年度版 「エネルギーの今を知る 10の質問」』
そこで、現在は「二酸化炭素を排出しない電気の作り方を」として太陽光発電が注目されているのです。
太陽光発電を設置して再生可能エネルギーを作れる人が増えることは環境のためとなり、次の世代にバトンパスできれば少しずつ世界も変わっていくのではないかと思います。また、自分の家でも電気を発電し、余った分はお金にもできるので家庭を支えることもできるのです。
環境のため、未来のために。地球にやさしく、家族にもやさしい暮らしを実現するために、この機会に太陽光発電の導入を検討されてみてはいかがでしょうか？
▶ハチドリソーラーと一緒に再生可能エネルギーを増やすことに協力する
まとめ：太陽光発電の仕組みは複雑なシステムで構築されている
今回は、太陽光発電の仕組みについて解説しました。太陽光発電は太陽光パネルをもとに「光起電力効果（ひかりきでんりょくこうか）」で発電され、直流の電力を生み出します。
しかし、そのままでは一般的なご家庭でご利用いただけないため、パワーコンディショナをもとに「交流」へ変換する仕組みです。その後、分電盤などを通してご自宅で電力を自家消費できるほか、電力会社に売電することもできます。
とはいえ、太陽光発電の仕組みでもっとも重要なことは、「環境のためになる」という点です。みんなが少しずつでも環境のために動くことによって、地球は少しずつでも良い方向に向かっていきます。
みんなの力を合わせて再生可能エネルギーを増やす活動をしていきましょう。
ハチドリソーラーでは、地球温暖化を解決するために環境負荷を最小限にして自然エネルギーを増やすために立ち上がった発電事業です。大規模な発電ではなく住宅や企業の屋根から環境に配慮した発電方法で自然エネルギー100%の会社を目指しています。
もし興味をお持ちいただけましたら、ぜひこの機会にお気軽にお問い合わせください。
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