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お役立ちコラム 2026.01.14

太陽光パネルの構造と仕組みを図解｜種類と選び方完全ガイド

「太陽光パネルを設置したいけれど、そもそもどんな構造になっているの？」

このような疑問をお持ちの方は、決してすくなくありません。

太陽光発電システムの導入を検討するとき、パネルの構造や仕組みを理解しておくことは、適切な製品えらびにおいて非常に重要なポイントとなります。

なぜなら、構造への理解があれば、メーカーや販売店の説明をより深く理解でき、自分の設置環境に最適なパネルを選べるようになるからです。

2023年時点で、日本における住宅用太陽光発電の累積導入量は約300万件を超えました。

再生可能エネルギーへの関心が高まるなか、太陽光パネルは私たちの暮らしにとって、ますます身近な存在になっています。

しかしながら、「セル」「モジュール」「ストリング」といった専門用語が飛び交い、構造の全体像をつかみにくいと感じている方も多いのではないでしょうか。

この記事では、太陽光パネルの構造をわかりやすく階層別に解説し、発電の仕組みから種類ごとの特徴、そして失敗しない選び方まで、網羅的にお伝えします。

図解イメージをまじえながら丁寧に説明しますので、専門知識がない方でも安心して読み進めていただけます。

この記事を読み終えるころには、太陽光パネルの構造についての理解が深まり、ご自身にぴったりの製品をえらぶための判断基準が身についているはずです。

それでは、さっそく太陽光パネルの世界をのぞいてみましょう。

太陽光パネル（モジュール）とは何か

太陽光パネルについて学ぶまえに、まずは基本的な定義と発電の仕組みを押さえておきましょう。

この章では、太陽電池モジュールとは何かという根本的な問いに答えながら、光が電気に変わるメカニズムをわかりやすく解説します。

専門用語も登場しますが、できるだけかみくだいて説明しますので、ご安心ください。

太陽電池モジュールの定義（パネル＝セルを集めた装置）

太陽光パネルは、正式には**「太陽電池モジュール」**と呼ばれています。

私たちが屋根の上などで目にする、あの四角い板状の装置のことです。

では、このモジュールはどのような構成になっているのでしょうか。

太陽電池モジュールの核となるのは、**「セル（太陽電池セル）」**という小さな発電素子です。

セルは1枚あたり、およそ15cm×15cm程度の大きさで、これ単体でも太陽光を受けて発電する能力をもっています。

ただし、セル1枚だけでは発電量がすくなく、実用的な電力を得ることができません。

そこで、複数のセルを直列・並列に接続してまとめたものが、太陽電池モジュール（パネル）となります。

一般的な住宅用モジュールには、60枚から72枚程度のセルが内蔵されています。

これらのセルを電気的につなぎ合わせ、ガラスやフレームで保護することで、屋外での長期使用に耐えられる製品となるのです。

以下の表で、セルとモジュールのちがいを整理してみましょう。

項目	セル（太陽電池セル）	モジュール（太陽光パネル）
大きさ	約15cm×15cm	約1m×1.7m（住宅用の場合）
発電能力	約0.5V / 数W程度	約30〜40V / 300〜400W程度
構成	単体の発電素子	セルを複数枚まとめた装置
耐久性	薄くて割れやすい	ガラス・フレームで保護されている
用途	単体では実用不可	住宅・産業用発電に使用

このように、セルは発電の最小単位であり、モジュールはセルを集めて実用化した装置だと理解しておくとよいでしょう。

「太陽光パネル」「ソーラーパネル」「太陽電池モジュール」は、いずれも同じものを指す言葉として使われています。

メーカーのカタログや施工業者との会話で、これらの用語が登場しても、すべて同じ意味だと思っていただいて問題ありません。

ちなみに、モジュールの出力は「W（ワット）」で表されます。

現在の住宅用モジュールでは、1枚あたり350W〜450W程度の出力をもつ製品が主流となっています。

10年ほどまえは200W台の製品が一般的でしたので、技術の進歩によって発電効率が大きく向上していることがわかります。

発電の仕組み（光電効果・p型/n型・直流→交流変換）

太陽光パネルが電気を生み出す仕組みは、**「光電効果」**という物理現象にもとづいています。

この現象は、1905年にアインシュタインが理論的に説明し、のちにノーベル物理学賞を受賞したことでも知られています。

光電効果とは、かんたんに言えば、光が物質に当たると電子が飛び出す現象のことです。

太陽光に含まれる光子（フォトン）が半導体の表面に衝突すると、原子のなかにある電子がエネルギーを受け取り、動き出します。

この電子の動きこそが、電気の流れの正体なのです。

では、この現象を効率よく発電に利用するために、太陽電池セルはどのような構造をしているのでしょうか。

太陽電池セルの内部は、**「p型半導体」と「n型半導体」**という2種類の半導体が接合された構造になっています。

p型半導体：プラスの電荷をもつ「正孔（ホール）」が多い層
n型半導体：マイナスの電荷をもつ「電子」が多い層

この2つの層を貼り合わせた境界面を**「pn接合」**と呼びます。

太陽光がセルに当たると、pn接合の部分で電子と正孔が発生します。

電子はn型半導体側へ、正孔はp型半導体側へと、それぞれ引き寄せられます。

このとき、外部回路でつなぐと電子が流れ、電流が発生するという仕組みです。

発電のプロセスを、以下のステップで整理してみましょう。

太陽光（光子）がセル表面に到達する
光子のエネルギーで電子が励起され、自由電子と正孔が発生する
pn接合の電界によって、電子と正孔が分離・移動する
外部回路を通じて電子が流れ、直流電流が発生する

ここで重要なポイントがあります。

太陽電池セルが生み出す電気は、**「直流（DC）」**です。

しかし、私たちが家庭で使用している電気は**「交流（AC）」**となっています。

そのため、太陽光パネルで発電した電気をそのまま家電製品に使うことはできません。

この問題を解決するのが、**「パワーコンディショナー（パワコン）」**と呼ばれる装置です。

パワーコンディショナーは、直流電力を交流電力に変換（インバート）する役割を担っています。

また、電圧や周波数を家庭用電源に合わせて調整し、余った電力を電力会社に売電するための制御も行っています。

電気の種類	特徴	使用場所
直流（DC）	電流の向きが一定	太陽電池セル、バッテリーなど
交流（AC）	電流の向きが周期的に変化	家庭用コンセント、家電製品

太陽光発電システム全体の流れをまとめると、以下のようになります。

太陽光 → セルで直流発電 → パワーコンディショナーで交流変換 → 家庭内で使用 or 売電

この一連の流れを理解しておくと、システム全体の構成や各機器の役割がすっきりと頭に入ってくるはずです。

なお、太陽電池セルに使われる半導体材料としては、シリコン（ケイ素）が最も広く採用されています。

シリコンは地球上に豊富に存在し、安定した発電性能を発揮するため、太陽電池の主力材料として長年使われ続けています。

太陽光パネルの構造を「階層」で理解する

太陽光発電システムの構造は、いくつかの階層に分けて考えると、非常にわかりやすくなります。

この章では、最小単位である「セル」から、大規模な「アレイ」まで、段階的に規模が大きくなる構造を解説します。

あわせて、モジュール内部を構成する各部材の役割についても、くわしく見ていきましょう。

セル・モジュール・ストリング・アレイの違いと役割

太陽光発電システムの構造は、**「セル」「モジュール」「ストリング」「アレイ」**という4つの階層で理解することができます。

それぞれの階層がどのような関係にあるのか、順を追って説明していきます。

【セル（Cell）】

セルは、太陽光発電における最小の発電単位です。

前章でもふれたとおり、約15cm×15cmの薄い板状で、シリコンなどの半導体でできています。

1枚のセルが生み出す電圧は、およそ0.5V〜0.6V程度です。

この電圧だけでは実用的な電力を得られないため、複数のセルを組み合わせて使用します。

【モジュール（Module）】

モジュールは、セルを数十枚まとめてパッケージ化したものです。

一般的な住宅用モジュールには、60枚または72枚のセルが配置されています。

セルを直列につなぐことで電圧を高め、並列につなぐことで電流を増やし、実用的な出力を実現しています。

現在の主流製品では、1枚あたり300W〜450W程度の出力を得ることが可能です。

モジュールの外側は、強化ガラスやアルミフレームで保護されており、20年以上の長期使用に耐えられる設計となっています。

【ストリング（String）】

ストリングは、複数のモジュールを直列に接続したグループを指します。

「ストリング」という言葉は、「ひも」や「つながり」を意味する英語に由来しています。

たとえば、5枚のモジュールを直列につないだ場合、「1ストリング＝5枚」という構成になります。

直列接続のおもな目的は、電圧を高めることです。

パワーコンディショナーが効率よく動作するためには、一定以上の入力電圧が必要となります。

そのため、モジュールを直列につないでストリングを構成し、適切な電圧を確保しているのです。

【アレイ（Array）】

アレイは、複数のストリングをまとめた、太陽光パネル全体の集合体です。

住宅の屋根に設置されたパネル群全体を指すこともありますし、産業用の大規模発電所では、広大な敷地に並んだパネル群がひとつのアレイを形成します。

ストリングを並列に接続することで、発電量（電流）を増やすことができます。

以下の表で、4つの階層のちがいを比較してみましょう。

階層	構成	おもな役割	具体例
セル	半導体素子1枚	光を電気に変換する最小単位	15cm×15cmのシリコン板
モジュール	セル60〜72枚	実用的な発電ユニット	市販の太陽光パネル1枚
ストリング	モジュール数枚を直列接続	電圧を高める	5枚×1列のパネル群
アレイ	ストリングを並列接続	電流を増やし発電量を最大化	屋根上のパネル全体

この階層構造を理解しておくと、施工業者やメーカーとの打ち合わせがスムーズになります。

「何ストリング構成にしますか？」「アレイの総出力はどのくらいですか？」といった質問にも、自信をもって対応できるようになるでしょう。

また、システムのトラブルが発生した際にも、どの階層に問題があるのかを切り分けて考えることができます。

たとえば、「あるストリングだけ発電量がすくない」という症状であれば、そのストリング内のモジュールに問題がある可能性が高い、といった具合です。

モジュール内部の基本構成（保護材・フレーム・配線の考え方）

太陽電池モジュールは、セルだけでなく、さまざまな部材が組み合わさって構成されています。

それぞれの部材には明確な役割があり、長期間にわたって安定した発電性能を維持するために欠かせない存在です。

ここでは、モジュール内部の基本構成について、くわしく解説していきます。

【表面ガラス（カバーガラス）】

モジュールの最も外側、太陽光を受ける面には、強化ガラスが使用されています。

このガラスのおもな役割は、以下の3つです。

太陽光を透過させ、セルに光を届ける
雨、風、ホコリ、ヒョウなどの外部衝撃からセルを保護する
紫外線による劣化を防ぐ

一般的なモジュールには、厚さ3mm〜4mm程度の低鉄強化ガラスが採用されています。

「低鉄」とは、ガラスに含まれる鉄分がすくないことを意味し、光の透過率が高いという特徴があります。

通常のガラスでは緑がかった色味がありますが、低鉄ガラスは透明度が高く、より多くの太陽光をセルに届けることができます。

【封止材（EVA）】

セルと表面ガラスのあいだ、およびセルとバックシートのあいだには、**EVA（エチレン酢酸ビニル共重合体）**という封止材が挟み込まれています。

EVAの役割は、以下のとおりです。

セルを固定し、振動や衝撃から守る
水分の侵入を防ぎ、セルの腐食を防止する
セルとガラスのあいだの空気を排除し、光の反射ロスを減らす

EVAは、熱をくわえると溶けてセルに密着する性質をもっています。

製造工程では、ラミネート処理と呼ばれる加熱圧着によって、各層が一体化されます。

【バックシート】

モジュールの裏面を覆っているのが、バックシートです。

バックシートは、おもにPET（ポリエチレンテレフタレート）やフッ素系樹脂などの素材で作られています。

バックシートの役割は、以下のとおりです。

裏面からの水分侵入を防ぐ
電気的な絶縁性を確保する
セルを物理的に保護する

近年では、表裏両面で発電できる**「両面発電モジュール」**も普及しています。

両面発電モジュールでは、バックシートのかわりに裏面にもガラスを使用し、地面からの反射光（アルベド光）も取り込んで発電効率を高めています。

【アルミフレーム】

モジュールの外周を囲んでいるのが、アルミニウム製のフレームです。

フレームの役割は、以下のとおりです。

モジュール全体の強度を確保する
設置架台への取り付けを容易にする
運搬時の破損を防ぐ

アルミニウムは、軽量でありながら高い強度をもち、さびにくいという特性があります。

屋外で長期間使用される太陽光モジュールにとって、耐候性にすぐれたアルミフレームは理想的な素材といえます。

【ジャンクションボックス・配線】

モジュールの裏面には、**ジャンクションボックス（端子箱）**が取り付けられています。

ジャンクションボックスには、バイパスダイオードと呼ばれる電子部品が内蔵されています。

バイパスダイオードの役割は、モジュールの一部に影がかかった際に、電流の逆流を防ぎ、発電効率の低下を最小限に抑えることです。

ジャンクションボックスからは、ケーブルが伸びており、隣のモジュールやパワーコンディショナーと接続されます。

以下の表で、モジュールを構成する各部材をまとめます。

部材名	素材	おもな役割
表面ガラス	低鉄強化ガラス	光の透過、外部衝撃からの保護
封止材（EVA）	エチレン酢酸ビニル共重合体	セルの固定、水分侵入防止
セル	シリコンなどの半導体	光を電気に変換
バックシート	PET、フッ素系樹脂など	裏面保護、絶縁
アルミフレーム	アルミニウム合金	強度確保、取り付け
ジャンクションボックス	樹脂、バイパスダイオード内蔵	配線接続、逆流防止

このように、太陽電池モジュールは複数の部材が精密に組み合わさった製品です。

どれかひとつの部材が欠けても、長期間の安定した発電は実現できません。

製品をえらぶ際には、各部材の品質や耐久性にも注目することをおすすめします。

とくに、EVAの黄変（経年劣化による変色）やバックシートの剥離は、発電効率の低下につながる原因となりますので、メーカーの品質管理体制や保証内容を確認しておくとよいでしょう。

種類別の特徴と、失敗しない選び方

太陽光パネルの構造を理解したところで、次は具体的な種類と選び方について解説します。

太陽電池モジュールには、さまざまな種類があり、それぞれに特徴や得意分野が異なります。

ご自身の設置環境や予算、目的に合った製品をえらぶために、この章の内容をしっかりと押さえておきましょう。

モジュールの種類（結晶シリコン／薄膜／化合物／HITなど）

太陽電池モジュールは、使用する半導体材料や製造方法によって、いくつかの種類に分類されます。

ここでは、代表的な種類について、それぞれの特徴とメリット・デメリットを解説していきます。

【単結晶シリコン】

単結晶シリコンは、現在最も普及しているタイプの太陽電池です。

高純度のシリコン結晶を使用しており、変換効率が高いことが最大の特徴です。

最新の単結晶シリコンモジュールでは、変換効率20%〜23%程度を実現する製品も登場しています。

黒色で統一感のある外観も、住宅の屋根に設置する際に好まれるポイントです。

メリット：変換効率が高い、省スペースで高出力、外観が美しい
デメリット：製造コストがやや高い

【多結晶シリコン】

多結晶シリコンは、単結晶に比べて製造コストが低いことが特徴です。

複数の結晶が集まった構造をしているため、青色のまだら模様のような外観をしています。

変換効率は単結晶よりもやや低く、15%〜18%程度が一般的です。

かつては住宅用でも広く使われていましたが、単結晶の価格低下にともない、近年ではシェアが減少傾向にあります。

メリット：価格が安い、実績が豊富
デメリット：変換効率がやや低い、外観にまだら模様がある

【薄膜系（アモルファスシリコン・CIS/CIGSなど）】

薄膜系太陽電池は、非常に薄い半導体層を基板上に形成したタイプです。

アモルファス（非晶質）シリコンや、CIS（銅・インジウム・セレン）、CIGS（銅・インジウム・ガリウム・セレン）などの材料が使われます。

薄膜系の特徴は、シリコンの使用量がすくなく、曲げられる製品も作れる点にあります。

また、高温環境下でも出力低下がすくなく、影の影響を受けにくいという利点もあります。

ただし、変換効率は結晶シリコン系に比べて低く、10%〜15%程度にとどまります。

そのため、同じ発電量を得るためには、より広い設置面積が必要となります。

メリット：高温・影に強い、軽量、フレキシブル製品もある
デメリット：変換効率が低い、広い設置面積が必要

【HIT（ヘテロ接合型）】

HITは、パナソニック（現在はパナソニックHDが技術継承）が開発したヘテロ接合型太陽電池です。

単結晶シリコンとアモルファスシリコンを組み合わせた構造が特徴で、高い変換効率と優れた温度特性を両立しています。

一般的な結晶シリコン太陽電池は、高温になると発電効率が低下します。

しかし、HITは温度上昇による出力低下がすくないため、夏場でも安定した発電が期待できます。

変換効率は20%〜25%程度と、トップクラスの性能を誇ります。

メリット：高効率、高温に強い、両面発電対応製品もある
デメリット：価格がやや高い

【化合物系（GaAsなど）】

化合物系太陽電池は、ガリウムヒ素（GaAs）などの化合物半導体を使用したタイプです。

変換効率30%以上という非常に高い性能をもちますが、製造コストが高いため、人工衛星や宇宙開発などの特殊用途に限られています。

一般の住宅用としては、ほとんど普及していません。

以下の表で、おもな種類の比較をまとめます。

種類	変換効率	価格	特徴
単結晶シリコン	20〜23%	やや高め	高効率、省スペース、美観
多結晶シリコン	15〜18%	安い	コスパ重視、実績豊富
薄膜系（CIS/CIGS）	10〜15%	安い〜中程度	高温・影に強い、軽量
HIT（ヘテロ接合）	20〜25%	高め	高効率、温度特性良好
化合物系（GaAs）	30%以上	非常に高い	宇宙用途など特殊分野向け

現在の住宅用市場では、単結晶シリコンが圧倒的なシェアを占めています。

技術進歩と量産効果によって価格が下がり、高効率かつ手頃な価格で導入できるようになったためです。

とはいえ、設置場所の条件によっては、薄膜系やHITのほうが適している場合もあります。

次の項目では、具体的な選び方の基準について解説しますので、ご自身の状況と照らし合わせて検討してみてください。

選び方の基準（変換効率・設置条件・コスト・耐久性と保証）

太陽光パネルをえらぶ際には、複数の基準を総合的に判断することが大切です。

ここでは、失敗しないパネル選びのための4つの重要な基準を解説します。

【基準1：変換効率】

変換効率とは、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する割合のことです。

たとえば、変換効率20%のパネルであれば、受け取った太陽光エネルギーの20%を電気として取り出せるという意味になります。

変換効率が高いほど、同じ面積でより多くの発電が可能です。

設置スペースが限られている住宅では、高効率のパネルをえらぶメリットが大きくなります。

一方で、広大な設置面積が確保できる産業用発電所では、変換効率よりもコストを重視する選択もあり得ます。

現在の住宅用パネルでは、変換効率18%〜22%程度が一般的な目安です。

20%を超える製品であれば、高効率の部類に入ると考えてよいでしょう。

【基準2：設置条件】

パネル選びでは、設置場所の条件を十分に考慮する必要があります。

具体的には、以下のようなポイントをチェックしましょう。

屋根の面積と形状（複雑な形状だと設置枚数が制限される）
屋根の向きと傾斜角度（南向き30度前後が理想）
周囲の建物や樹木による影の有無
積雪地域かどうか（耐荷重性能が重要）
塩害地域かどうか（耐塩害仕様が必要）

たとえば、屋根面積がすくない場合は、高効率パネルをえらんで発電量を最大化する戦略が有効です。

影の影響を受けやすい環境では、薄膜系パネルやハーフカットセル搭載パネルが適している場合もあります。

ハーフカットセルとは、従来のセルを半分に分割した構造で、影の影響を受けた際の出力低下を軽減できる技術です。

【基準3：コスト】

太陽光パネルの導入コストは、kWあたりの単価で比較するのが一般的です。

2024年時点での相場では、住宅用太陽光発電システム全体で、1kWあたり25万円〜35万円程度が目安となっています。

この金額には、パネル本体のほか、パワーコンディショナー、架台、工事費などが含まれます。

コストを検討する際は、**初期費用だけでなく、長期的な投資対効果（ROI）**も考慮しましょう。

変換効率の高いパネルは初期費用がかかりますが、発電量が多ければ、電気代削減や売電収入によって早期に回収できる可能性があります。

【基準4：耐久性と保証】

太陽光パネルは、20年〜30年の長期にわたって使用する設備です。

そのため、耐久性と保証内容は、パネル選びにおいて非常に重要な要素となります。

保証には、おもに以下の2種類があります。

保証の種類	内容	一般的な期間
製品保証	製品の欠陥・故障に対する保証	10年〜15年
出力保証	一定の発電性能を保証する	25年〜30年

出力保証とは、「25年後でも公称出力の80%以上を維持する」といった内容の保証です。

出力保証が充実しているメーカーをえらぶことで、長期的な発電量の確保につながります。

また、メーカーの経営安定性も重要なチェックポイントです。

保証期間中にメーカーが倒産してしまうと、保証を受けられなくなるリスクがあります。

国内外の大手メーカーや、長年の実績があるメーカーをえらぶと、安心感が高まります。

以下に、パネル選びの4つの基準をまとめます。

基準	チェックポイント	優先度が高いケース
変換効率	18%以上を目安、20%超で高効率	屋根面積が限られている場合
設置条件	屋根形状、方角、影、積雪、塩害	特殊な環境条件がある場合
コスト	kWあたり単価、長期投資対効果	予算に制約がある場合
耐久性・保証	製品保証10年〜、出力保証25年〜	長期運用を重視する場合