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CIGS太陽電池のメリット・デメリットを徹底解説!

太陽光発電 2024年01月18日更新

太陽光発電用のパネルといえば、屋根や広い敷地に設置されている長方形のパネルを思い浮かべる方が多いのではないでしょうか。

それらのパネルはシリコン系の太陽光パネルで、最も普及しているタイプの太陽光パネルです。

太陽光パネルにはシリコン系以外にも、化合物型のものが存在します。

今回紹介するCIGSも化合物系のパネルです。

今回はCIGS太陽電池のメリットやデメリットを中心に紹介します。

CIGS太陽電池とは?

CIGS太陽電池(以下、CIGS)とは、C(銅)・I(インジウム)・G(ガリウム)・Se(セレン)の4つの元素を主要な原料とする太陽電池です。

CIGSの長所は、光を電気に変える変換効率が高いことです。

CIGSを含む化合物型の太陽電池は以下の4タイプあります。

CIS

最も一般的な化合物型の太陽電池

コストが比較的安く、変換効率は低め

温度変化に強い特性を持つ

CIGS

CISの改良版で、ガリウムが主原料に追加されたもの

温度変化に強い特性を維持しながら、CISよりも高い変換効率を実現した

CdTe

カドミウムとテルル混合した太陽電池

毒性が強いため日本国内では利用が禁じられている

欧米を中心に生産・利用される

GaAs

宇宙に特化した太陽電池で高コスト

一般的な太陽電池には使用されない

出典:スマエネ

現在のCIGSの変換効率は19.9%で、シリコン系の太陽電池と比べても遜色ない数字を出しています。

将来的には、変換効率を20〜30%にできる可能性もあります。

CIGS太陽電池のメリット

CIGS太陽電池にはどのようなメリットがあるのでしょうか。

4つのメリットを紹介します。

高温時の出力低下が少ない

1つ目のメリットは、温度係数が小さいため高温時の出力低下が少ないという点です。

温度係数とは、太陽電池の周囲の温度が変化した際の発電効率の変化のことです。

温度係数が大きいと、温度の上昇により発電量が大きく低下してしまいます。

温度係数が小さいと、周囲の温度が上がっても、発電効率への影響を最小限にできます。

温度係数は太陽光パネルのメーカーによって異なりますが、一般的にはシリコン系よりもCIGSの方が小さくなり、発電効率に与える影響を最小限にできると考えられています。

猛暑などの高温環境で使用する際は、シリコン系よりもCIGSの方が向いているといえます。

経年劣化に強い

経年劣化に強いのも、CIGSのメリットです。

産業技術総合研究所(以下、産総研)が複数の太陽電池モジュールで行った実験をみると、シリコン系の太陽電池を屋外に設置した場合、1%程度の出力低下がみられました。

その素材でも、一定程度の経年劣化が見られます。

それに対し、CIGSは2年半経過した段階でも、ほとんど性能面での劣化が見られませんでした。

それどころか、設置から半年後には初期出力よりも1割程度上昇し、以後も出力低下がみられませんでした。

出典:産総研

原料が少なくて済む

シリコン系に比べると太陽電池の厚みが薄くて済むのもCIGSのメリットです。

厚みが薄くなれば、使用する原料が少なくてすむというメリットがあります。

柔軟性が高くて軽量

CIGSはシリコン系に比べてかなり軽量です。

しかも、柔軟性が高いことから曲げられるという新たなメリットが生まれます。

同じように薄型の太陽電池であるペロブスカイト型太陽電池と同様、さまざまな場所に設置することが可能です。

曲面にも設置できるため、電柱や建物の曲線面に設置可能となり、今まで設置できなかった場所にも太陽電池を設置できるようになるでしょう。

CIGS太陽電池のデメリット

CIGS太陽電池は、現在最も普及しているシリコン系にはないメリットがあります。

薄型であるため、ペロブスカイト型太陽電池とともに、あらたな太陽電池として注目されるのもうなずけます。

その一方で、CIGS独特の注意点があります。

ここからは、2つの注意点について解説します。

変換効率がシリコン系に劣る

2023年段階で、市販されているCIGSの発電効率は8〜12%程度です。

20%前後の発電効率となっているシリコン系に比べると、かなり発電効率が劣ります。

しかし、研究段階ではシリコン系とほぼ同じ程度の発電効率を達成しています。

新たな技術の開発により発電効率が改善されつつあります。

たとえば、同じ薄型太陽電池であるペロブスカイト型とCIGSを組み合わせたメカニカルスタックタンデム太陽電池は、26.2%の発電効率を達成しました。

今後、新技術の開発によりCIGSの発電効率が上昇すれば、シリコン系にかわる薄型太陽光パネルの素材として注目が集まるかもしれません。

カドミウムを使用している

CIGSの大きな懸念点として、有害物質であるカドミウムを使用していることがあげられます。

カドミウムは人体に悪影響を及ぼす重金属です。

カドミウムは4大公害病の一つであるイタイイタイ病の原因物質としても知られています。

富山県を流れる神通川の上流には神岡鉱山がありました。

神岡鉱山では鉛や亜鉛、銀などが採掘されていましたが、その過程でカドミウムが流出し、神通川に流れ込みます。

神通川の水に混ざったカドミウムは、飲料水や神通川流域で栽培されている農作物を介して人の体に入り込み、イタイイタイ病を引き起こしました。

CIGS太陽電池が今よりも普及して不法投棄が行われた場合、人体に重大な悪影響をもたらすカドミウムが環境中に漏れ出すリスクがあるのです。

まとめ

今回はCIGS太陽電池について解説しました。

CIGSは、一般的に普及しているシリコン系の太陽電池に比べると、発電効率や安全性において注意が必要な太陽電池です。

しかし、出力が低下しにくい点や経年劣化に強い点、原料が少なくて済み、柔軟性がある点などはシリコン系にはない長所です。

同じ薄型のペロブスカイト型太陽電池とともに、ゲームチェンジャーとしての可能性を秘めているため、大いに期待されています。

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この記事の監修者

『お客様に寄り添うこと』をモットーに日々の業務に取り組んでおります。
太陽光発電の活用方法や蓄電池の導入などのご相談は年間2000件以上頂いており、真摯に問題解決に取り組んできました。
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中田 萌
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