フロートソーラーは水面からの冷気によるパネル冷却効果で太陽光発電の効率が上がると言われています。確かにパネルは温度が上がると効率が下がるので、冷却した方が得になります。しかし、パネル出力の温度係数は0.3 – 0.4 %／度と言われており、水上での温度冷却はせいぜい3-4度（私の想像）ぐらいと思われるので、冷却による効率向上効果は1％ぐらいしかないだろうと思っていました。そう思っていたところに、ため池へのフロートソーラーで効率向上が5-10%期待できるというニュースがあり（ため池を有効活用　水上太陽発電所　開設）、驚きました。

このニュースでは伝聞的な表現で5-10%と言っていますので、数値的な根拠について確認をとっていないと思います。しかし、伝聞的にでも5-10%も冷却効果があるというのは気になるところです。

実は私の住んでいる所沢市でも今年３月にフロートソーラーを導入し、その時に所沢市は水面による冷却効果があると自慢していました。数値的なことは言っていませんでしたが。私は上述のように冷却効果は大したことが無いだろうとは思いましたので、気になりました。このため、所沢市が公開している発電状態のモニターをずっと追いかけ、我家の屋根発電などと比較していました。下の図がこれまでの様子です。

図は我が家の屋根発電に対するフロートソーラーと、同じく市内にあるトコトコソーラー（市内メガ）の比を毎月の発電量について示したものです。各発電所の出力をパネル1kWで揃え比較しています。

このグラフを見ると、驚いたことにフロートソーラーは我家よりもトコトコソーラーよりも5-10%出力が高くなっています。トコトコソーラーと我が家はほぼ同じなので、比較はある程度信用できると思っています。これだとフロートソーラーには明らかに冷却効果が5-10%あると言えます。だからと言って、私は水面からの冷却効果をまだ信じていません。

しかしどこからこんな差が生じるのでしょうね。設置角度はトコトコソーラーが10度、我家が26度に対し、フロートソーラーが15度とその間の角度となっています。角度の影響とは言い難いですね。パネルはトコトコソーラーがシャープ、我家がソーラーフロンティアに対し、フロートソーラーはLS産電。パワコンのメーカーまでは判りません。パワコンの効率差が影響しているのでしょうか？　まだ良く判らない状況です。

フロートソーラーは効率が良いと言っていいのかな？　いやいや・・・。

ソーラーフロンティアの新しいパネルは少し効率が向上しました（変換効率が15%台のCIGS系太陽電池製品、発電量で“多結晶Si超え”も）。SFKシリーズの185Wパネルは効率が15.1%になったそうです。多分、この効率はモジュール効率（パネル全体での効率）だと思います。今のパネルの効率は14.2%らしく、かなり改善されましたね。

ソーラーフロンティアの太陽電池はCIGS型で、このタイプは効率の温度による低下がSi太陽電池より少ないと言われています。ソーラーフロンティアの話ではSi太陽電池の0.41%/℃に対してCIGS太陽電池は0.31%/℃ということです。太陽電池の効率は25度で測られているのに対し、実際の動作では40度ほど上がりますから、
Si太陽電池：　　0.41 ×　40 = 16.4%
CIGS太陽電池： 0.31 ×　40 = 12.4%
つまり、CIGS太陽電池は温度上昇による効率の低下がSi太陽電池より4%少ないことになります。15.1%のうちの4%ですから0.6% 程度の違いですが、それでも多結晶太陽電池よりも良くなることになったそうです。

CIGS太陽電池の効率の話を聞く時はいつも気になるのですが、この効率は光照射前の数字なのでしょうかねぇ。CIGS太陽電池は光照射によって効率が5%ほど向上する現象があります。従って、上述の効率が光照射前の値であれば、今の製品でも光照射効果で多結晶より効率が良くなることになります。

効率向上は良い話なのですが、ソーラーフロンティアにはこの辺りの説明をしっかりして欲しいと思っています。

これによるとCISはシリコン太陽電池に比べて高温での特性低下は約5%少ないとなっています。パナソニックよりは良心的な表現ですね。それよりそこで使われている数値を見ると、シリコン太陽電池の温度係数は-0.41%/℃となっています。パナソニックの言う-0.5%/℃とは少し食い違っていますね。温度係数の精度とはこの程度のものです。これが私の言う「有効数字を一桁確保するのは難しい」ということです。

一方、CISの温度係数は-0.31%/℃となっています。そうすると温度特性が一番良いのはHIT（-0.258%/℃）、次にCIS（-0.31%/℃）、そしてシリコン太陽電池（-0.41%/℃または-0.50%/℃）、ということになりますね。多分、この順番は正しいのでしょうが、細かい数値は信頼できません。

私はCIS太陽電池を自宅屋根に設置しています。発電状態の確認のために近くに設置されているシリコン太陽電池といつも比較しています。もう3年にわたって比較していますが、CIS太陽電池とシリコン太陽電池はこれまでずっと同じような発電をし、夏場にCISが良くなるような現象は見られませんでした。私の持っているデータではシリコン太陽電池とCISの温度特性は変わりません。温度特性の話と言うのは、その程度のものです。

パナソニックについても知りたいなとは思っていますが、使えるデータが無くてできないいのが残念です。

まず、太陽電池の温度が75度にもなると書いている点。 これは相当に暑くて日差しが強い時の話であり、それでも75度にはなかなか達しない温度です。まぁ、75度にならないとは言えないので、これは大した問題ではありません。

次に温度係数について。 ここで取り上げている温度係数は最大電力の温度依存性ですが、これは理論的には解明できておらず、実験的に求めるだけのものです。それでもバラつきが大きく、有効数値を一桁確保するのも難しい時もあります。このニュースではHITの温度係数が-0.29%/℃から-0.258%/℃に改善されたということですが、有効数値が一桁取れない中で、あまり有意な改善には見えません。でも、まぁ改善されたのでしょう。

一番気に入らなかったのは次です。 記事では普通のシリコン太陽電池の温度係数-0.50%/℃より大幅に良いという主張です。確かに、HITの温度特性は普通のシリコン太陽電池より良いので主張は判ります。しかしシリコン太陽電池の温度係数の-0.50%/℃という値は「太陽光発電協会 表示ガイドラン（平成28年度）より「参考値：（1）結晶系シリコン太陽電池」を引用」と書いてあるのに、この表示ガイドラインを探してもそんな値はどこにもありません。しいて言えば下の表がありました。

この表に従えば、シリコン太陽電池の効率は冬場は定格より1割悪くなり、夏場は2割悪くなるということです。効率が低下する大きな原因は温度で、冬場と夏場では20度ぐらい気温は変わりますから、「-0.50%/℃」と言うことにしたのでしょうかねぇ。随分わかりにくい引用です。

既に書きましたように、太陽電池の効率の温度係数は理論的にも良く判らず、実験的にもバラついてなかなか確かめにくいものです。各社の太陽電池の温度係数をずっと知りたいと思っていましたが、太陽電池メーカーはなかなか温度係数を公表しようとはしませんでした。そこに、この記事でシリコン太陽電池の温度係数が「太陽光発電協会の表示ガイドライン」から引用したと書いてあったので、私は喜々として表示ガイドラインを調べたのですが、やはり書いてありませんでした。ガッカリです。

誤解しないで下さい。HITの温度特性が良いという点は十分認めています。ただ定量的にはまだはっきりしないと思っているだけです。で、パナソニックは数値をもっと慎重に扱って欲しいですね。

ついでに言うと、この記事では新しいHITでは75度の時の変換効率が普通のシリコン太陽電池に比べて46%も向上すると書いてあります。これもウソとは言えませんが、印象操作的で誤解を招こうとするような表現です。これについては、説明する気にもなれませんので省略します。

温度特性が良いというのはソーラーフロンティアのCISもそうですね。ソーラーフロンティアについて以前に言及しましたが、今回のパナソニックと共通する問題がありますので、次回説明します。

パナソニックがHITの温度特性を改善しました（HIT量産レベルとして世界最高水準の「-0.258%/℃」を達成）。ちょっとややこしい話ですが、次のようになっています。

太陽電池は温度が上がると効率が低下するという特性を持っています。普通のシリコン太陽電池では温度が1度上がると約0.5%特性が低下すると言われています（-0.5%/度）。この特性低下を0.258%に抑えた（-0.258%/度）というのが今回のニュースです。

太陽電池に日があたると温度の上昇は避けられません。まともに日が当たると周囲よりも20－40度も温度が上がります。太陽電池の定格は25度の時に測られますが、実際の動作では50度から70度になっていて、それだけ効率が下がります。

もし、太陽電池が65度になっていたとすると、定格測定時よりも40度も温度が上がっていることになり、定格よりも効率は落ち、普通のシリコン太陽電池ですと温度変化が-0.5%/度ですから、

0.5%/度 ×　40度　=　20%

と、2割も効率が下がります。定格での変換効率が20%としたら、2割下がって16％になってしまいます。

ところが今回発表されたHITですと温度変化が0.258%/度ということなので、40度温度が上がっても

0.258%/度　×　40度　=　10.32%

と、1割ほどしか特性が下がりません。定格での変換効率が20%としたら1割下がっても18%に留まることになります。

普通のシリコン太陽電池に比べて高温時の動作は1割ほど良いですね。もっともHIT太陽電池はもともと温度特性が良く、改善前のものでも効率の温度変化は0.29%/度と小さかったので、今回の新しいHITでは、それが少し改善されただけです。いずれにせよ、普通のシリコン太陽電池よりずっと良く、それがさらに改善されたということは歓迎すべきことです。

しかし、このニュースに私は不満があります。データの扱い方が気に入らないのですが、それについては次回説明します。

この5日間の間で最大発電は5.25kWでした。屋根に乗っている太陽電池は定格で4.59kWです。東西南に分かれていて、実質的には南向き換算で4.3kWほどです。つまり実質定格4.3kWの太陽電池で5.25kWほど発電していることになります。

太陽電池は温度が下がれば発電能力は上がるので、定格より多く発電することはあり得ます。ソーラーフロンティアの公称の温度係数では10度下がると3%ほど発電能力が上がると言うことです（「実発電量」が高いCIS太陽電池）。

我が家の屋根で得られた5.25kWは4.3kWに対して22%も上がっていますので、ソーラーフロンティアの公称に従うと、なんと70度も温度が下がっているということになります。パネルの定格出力が測られる25度から70度温度が下がっているとすると、マイナス45度になっていると言うことになります（笑）。 4.3kWの代わりに南向き換算前の定格4.59kWで計算しても、5.25kWに対し14%アップで、45度ぐらい下がっていることになり、マイナス20度ぐらいになっていることになります。
どひぇーーー、屋根は凍っているのかぁーーー、ありえなぁーーーい。

まぁ、ソーラーフロンティアはコストパーフォーマンスが良いのかもしれませんが、この辺りのアカデミックな説明が弱いのは難点ですね。

で、私はやはり、「CISは温度特性が良い」ということを疑っています。また、「CISは劣化が少ない」という話も聞きますが、同様にこれも怪しいと思っています。

• 気温18度で出力5.1kW
• 気温23度で出力4.9kW

これに更に以前示したデータも再度しまします。

• 気温15度で出力5.4kW

以上のデータから温度特性の傾向が掴めないかグラフにしてみました。ただし、温度は推定なので正確とは言えません。ごく大雑把な傾向をとらえる程度が関の山かと思います。

下がその図です。

図で青い丸は一部が東西に設置されている太陽電池を0.85倍した場合の出力4.18kWです。一方、茶色の菱形は上記に示した値です。この図を見ると、不可解と思ったデータもそれなりに温度依存の傾向を示しています。それを青い実線で示しました。これだと-0.5 から-0.6 %/℃ ぐらいの温度係数になっているようです。

そうすると25℃の標準状態での出力は図で見るとだいたい 4.8kW。推定定格の4.18kWより14 – 15 %上回ることになります。

確かに出荷試験のソーラーシミュレータと自然光との光スペクトルの差による違いから出力に誤差が出るでしょうが、14 – 15 % も出るとは思えません。そんなに誤差があれば出荷試験とは言えないでしょう。どうもやはりCISには光照射効果のようなものがあって、両方の効果でこれぐらいの誤差になっているような気がします。

温度係数についてはメーカーの言う -0.31%/℃ より少し大きくなっています。ただし、まだデータが頼りないので確証は持てません。

取りあえず図の直線を延長して夏場の出力を推定してみました。去年の経験から3kW台の後半と言うのは妥当な気もします。この辺りは今年の夏に更に検証していけるだろうと思います。

例えば電力の温度係数が0.4%/℃とすると、1度上がるごとに0.4%出力が下がることになります。10℃上がれば4%、20℃上がれば8%下がることになります。この程度の温度上昇は簡単に起こるので、太陽電池の出力は温度のために結構下がることになります。

太陽電池の定格はパネル温度25℃に対して定義されています。今の季節はちょうど気温が25度ぐらいですが、太陽光がパネルにあたるとパネル温度は周囲温度より20 – 30℃ぐらい上昇するので、実際には50℃ぐらいになっています。従って出力はパネル定格より1割ぐらい下がります。

真夏には気温は40度近く上がりますので、パネル温度も最高70℃ぐらいになります。従って、出力は定格より20％ぐらい下がります。冬場は気温が数℃とするとパネル温度がちょうど25度ぐらいになりパネルの定格が出そうに思うのですが、実際には冬場は太陽の角度が低いので発電はあまり上がらず、やはり定格を2割ぐらい下回るようです。

結局、太陽電池出力はいつも定格より1-2割下回ることになります。このためパワコンの定格をパネル定格より1-2割小さくしても全体の動作にはほとんど影響しません。もっとも最近ではパネルをパワコンの定格より3割4割、いやもっと大きくする過積載が流行っているようです。これぐらいになると最大発電するとパワコン定格を上回ってしまうのですが、いわゆる低圧連系の場合、パワコン定格を50kW以上にはできないので、頭は多少つぶれても1日の発電量を多くできるこの手法が考えられました。パネル価格がずいぶん下がったので、このような手法が可能になりました。

どうもやはり実発電能力がかなり上がっているのではないかと思われます。CISの実発電量が大きくなるのはソーラーシミュレータと自然光のスペクトルの違いだろうと書きましたが、それ以上の効率増加がありそうで、やはり光照射効果のようなものがあるのではないかという気がしてきています。

おおざっぱですが、CIS太陽電池の特性について次のような想像をしています。

• 実発電能力は光のスペクトル差と光照射効果で定格より10数%上がる。
• 温度係数は結晶シリコン太陽電池よりやや大きい

今のところ、これぐらいの想像です。夏場の特性を見たら、もう少しおおざっぱさが減るかもしれません。

当家の屋根太陽電池は定格で4.59kWですが、東向き、西向きがあるので、南向き換算で4.3kWとして、他の発電所と比較するようにしてきました。これまでのところうまく一致してきましたが、上記のように仮定するとこれが崩れるので悩ましいところです。仕方がないので、もう少し詳しいことが分かるまでは、当家の屋根太陽光発電は南向き換算4.3kWという形で評価を続けることにしています。