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太陽光発電（太陽エネルギーとも呼ばれる）は、太陽光エネルギーを電気に変換するもので、太陽光発電（PV）を直接使用するか、集光型太陽光発電を間接的に使用するかのいずれかです。ソーラーパネルは光起電力効果を利用して光を電流に変換します。[ 1 ]集光型太陽光発電システムは、レンズや鏡、太陽追尾システムを使用して、広い範囲の太陽光をホットスポットに集光し、多くの場合、蒸気タービンを駆動します。
太陽光発電（PV）は当初、単一の太陽電池で動く電卓から、オフグリッドの屋上PVシステムで動く遠隔地の住宅まで、小規模および中規模の用途の電力源としてのみ使用されていました。商業用の集光型太陽熱発電所は1980年代に初めて開発されました。それ以来、太陽光パネルのコストが下がるにつれて、グリッド接続型太陽光発電システムの容量と発電量は約3年ごとに倍増しています。新規発電容量の4分の3は太陽光発電であり[ 2 ]、数百万の屋上設置とギガワット規模の太陽光発電所の両方が建設され続けています。
2025年には、太陽光発電が世界の電力の9%を発電しました。[ 3 ] 2024年には、太陽光発電は世界の電力の7%、一次エネルギーの1%以上（代替法では2.7% ）を発電し、石炭の2倍の新規電力を追加しました。[ 4 ] [ 5 ]陸上風力発電 とともに、公益事業規模の太陽光発電は、ほとんどの国で新規設置の均等化発電原価が最も安い電源です。 [ 6 ] [ 7 ] 2022年に設置された太陽光発電のほぼ半分は屋上に設置されました。[ 8 ]中国は現在、太陽光発電容量の最大の生産国および設置国です。世界的に、太陽電池ウェハーの98%、太陽電池の92%、太陽光パネルの85%を生産しており、2025年上半期には世界の太陽光発電設備容量の55%以上を占めました。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
電化と気候変動の抑制には、より多くの低炭素電力が必要である。[ 2 ]国際エネルギー機関は2022年に、送電網の統合と政策、規制、資金調達の課題の緩和には、より多くの努力が必要だと述べた。[ 12 ]それにもかかわらず、太陽光発電はエネルギーコストを大幅に削減できる可能性がある。[ 4 ]太陽光発電はエネルギー安全保障にとって重要である。[ 13 ]
地理は太陽エネルギーの可能性に影響を与えます。なぜなら、場所によって日照量が異なるからです。特に、赤道に近い地域は一般的に日照量が多くなります。しかし、太陽の位置を追尾できるソーラーパネルは、赤道から遠い地域の太陽エネルギーの可能性を大幅に高めることができます。[ 14 ]日中の雲は、太陽電池に利用できる光を減らす可能性があります。
土地の利用可能性も、太陽光発電の導入可能性に大きな影響を与えます。近年、太陽光パネルの価格は大幅に下落していますが、多くの国が大規模な太陽光発電を導入する際の大きな制約となっているのは、土地利用要件とそれに伴う制約です。公益事業規模の太陽光発電所は広大な表面積を必要としますが、人口密集地や高度に都市化された地域では、その面積を確保することが困難です。そのため、大規模な太陽光発電設備は、農村地域や主要な人口密集地からかなり離れた場所に設置されることが多く、農村地域への送電網のアップグレードや、主要な人口密集地への効率的な送電のための高圧送電線の建設など、追加のインフラが必要になる場合があります。[ 15 ] [ 16 ]
太陽光発電所は、次の2つの技術のいずれかを使用します。
太陽電池の光起電力効果は、光を電流に変換します。最初の太陽電池は、1880年代にチャールズ・フリッツによって作られました。 [ 20 ]ドイツの実業家エルンスト・ヴェルナー・フォン・ジーメンスは、この発見の重要性を認識した一人でした。[ 21 ] 1931年、ドイツのエンジニア、ブルーノ・ランゲは、酸化銅の代わりにセレン化銀を使用した光電池を開発しましたが、[ 22 ]試作のセレン電池は入射光の1%未満しか電気に変換できませんでした。 1940年代のラッセル・オールの研究に続き、研究者のジェラルド・ピアソン、カルビン・フラー、ダリル・チャピンは、 1954年にシリコン太陽電池を開発しました。 [ 23 ]これらの初期の太陽電池は1ワットあたり286米ドルかかり、効率は4.5～6%でした。[ 24 ] 1957年、モハメド・M・アタラはベル研究所で熱酸化によるシリコン表面パッシベーションのプロセスを開発した。[ 25 ] [ 26 ]それ以来、表面パッシベーションプロセスは太陽電池の効率にとって重要となっている。[ 27 ]
2022年現在市場の90%以上は結晶シリコンです。[ 28 ]他のタイプの太陽電池には、ガラス、プラスチック、金属などの基板上に光起電力材料の1つ以上の薄い層または薄膜（TF）を堆積して作られる薄膜太陽電池があります。
太陽光発電システム（PVシステム）のアレイは、太陽光の強度に応じて変動する直流（DC）電力を生成します。実用上、通常はインバータを使用して交流（AC）に変換する必要があります。[ 19 ]複数の太陽電池がパネル内部で接続されています。パネルは配線で接続されてアレイを形成し、インバータに接続されます。インバータは、所望の電圧で電力を生成し、交流の場合は所望の周波数/位相を生成します。[ 19 ]
特に市場規模の大きい先進国では、多くの住宅用太陽光発電システムが利用可能な場合は電力網に接続されています。 [ 29 ]これらの系統連系型太陽光発電システムでは、エネルギー貯蔵はオプションです。衛星、灯台、または発展途上国などの特定の用途では、バックアップとしてバッテリーまたは追加の発電機が追加されることがよくあります。このような独立型電源システムにより、夜間や日照が限られている時間帯でも動作が可能になります。
集光型太陽熱発電（CSP）は、レンズや鏡、追尾システムを使って太陽光を集め、その結果生じた熱を従来の蒸気タービンで発電する。[ 30 ]
2021年現在CSPからの電力の均等化コストはPVの2倍以上である。[ 31 ] 2022年現在、太陽光発電の1%未満がCSPによるものである。
ハイブリッドシステムは、太陽光発電とエネルギー貯蔵、または1つ以上の他の発電形態を組み合わせたものです。水力発電[ 32 ] [ 33 ] 、風力発電[ 34 ] [ 35 ]、バッテリー[ 36 ]は、一般的に太陽光発電と組み合わされます。組み合わせた発電により、システムは需要に応じて電力出力を変化させたり、少なくとも太陽光発電の変動を平滑化したりすることができます。[ 37 ] [ 38 ]世界には水力発電が豊富にあり、既存の水力貯水池の上または周辺に太陽光パネルを追加することは特に有用です。なぜなら、水力発電は通常、風力発電よりも柔軟性があり、規模が大きい場合はバッテリーよりも安価であり[ 39 ]、既存の送電線を使用できる場合もあるからです。[ 40 ] [ 41 ]
1860年代に始まった太陽光発電技術の初期開発は、オーギュスタン・ムショーの実験のように、石炭がすぐに不足するという予想によって推進されました。[ 42 ]チャールズ・フリッツは、1%の効率のセレンセルを使用して、1884年にニューヨーク市の屋根に世界初の屋上太陽光発電アレイを設置しました。 [ 43 ]しかし、石炭と石油 の入手可能性、経済性、有用性が高まるにつれて、20世紀初頭に太陽光発電技術の開発は停滞しました。[ 44 ]ベル電話研究所の1950年代の研究では、ホウ素の薄いコーティングを施したシリコンウェハが使用されました。「ベルソーラーバッテリー」は6%の効率で、1平方ヤードのパネルで50ワットを発電すると説明されました。[ 45 ]ソーラーパネルを搭載した最初の衛星は1957年に打ち上げられました。[ 46 ]
1970年代になっても、太陽光パネルは衛星以外にはほとんど高価すぎた。[ 47 ] 1974年には、北米全体で機能的な太陽光発電システムによって完全に暖房または冷房されている個人住宅はわずか6軒と推定された。[ 48 ]しかし、1973年の石油禁輸と1979年のエネルギー危機により、世界中でエネルギー政策が再編成され、太陽光発電技術の開発に再び注目が集まった。[ 49 ] [ 50 ]
展開戦略は、米国の連邦太陽光発電利用プログラムや日本のサンシャインプログラムなどのインセンティブプログラムに重点を置いていた。その他の取り組みとしては、米国（SERI、現在のNREL）、日本（NEDO）、ドイツ（フラウンホーファーISE）に研究施設を設立することがあった。[ 51 ] 1970年から1983年にかけて、太陽光発電システムの設置は急速に増加した。米国では、ジミー・カーター大統領が2000年までに米国のエネルギーの20%を太陽光で生産するという目標を設定したが、後任のロナルド・レーガン大統領は再生可能エネルギーの研究への資金提供を打ち切った。[ 47 ] 1980年代初頭の原油価格の下落により、1984年から1996年にかけての太陽光発電の成長は鈍化した。
1990年代半ば、石油と天然ガスの供給問題、地球温暖化への懸念、そして他のエネルギー技術と比較した太陽光発電の経済性の向上により、住宅用および商業用屋上太陽光発電と公益事業規模の太陽光発電所の開発が再び加速し始めました。 [ 47 ] [ 55 ] 2000年代初頭には、再生可能エネルギーを電力網で優先し、発電された電力に対して固定価格を定める政策メカニズムである固定価格買取制度の採用により、投資の安全性が高まり、ヨーロッパでは太陽光発電の導入数が急増しました。
数年間、世界的な太陽光発電の成長はヨーロッパでの展開によって牽引されていましたが、その後アジア、特に中国と日本、そして世界中のますます多くの国や地域へと移行しました。中国の太陽光発電機器メーカーは最大規模に成長しました。[ 56 ] [ 57 ]集光型太陽光発電の容量は10倍以上に増加しましたが、全体のごくわずかな割合にとどまりました。[ 58 ] : 51これは、2010年から2020年の間に大規模太陽光発電のコストが85%低下したのに対し、CSPのコストは同じ期間に68%しか低下しなかったためです。[ 59 ]
2021年から2022年にかけての世界的エネルギー危機の間、ポリシリコンなどの材料費が高騰したにもかかわらず、[ 62 ]天然ガスなどの他のエネルギー源のコスト上昇により、多くの国で公益事業規模の太陽光発電は依然として最も安価なエネルギー源でした。 [ 63 ] 2022年には、世界の太陽光発電容量が初めて1 TWを超えました。[ 64 ]しかし、化石燃料補助金により、太陽光発電容量の成長は鈍化しています。[ 65 ]アフリカは、主に中国に支えられて、世界で最も急速に成長している太陽光発電市場です。[ 66 ]
設置容量の約半分は公益事業規模の発電設備である。[ 67 ]
太陽光発電は、2020年代末までに水力発電の出力を上回り、再生可能エネルギーの最大の供給源になると予測されている。[ 68 ]公益事業規模の発電は、 2050年までにサハラ以南アフリカを除くすべての地域で最大の電力供給源になると予測されている。 [ 67 ]
太陽光発電所は、ソーラーパーク、ソーラーファーム、太陽光発電プラントとも呼ばれ、商用電力供給用に設計された大規模な系統連系型太陽光発電システム（PVシステム）です。建物設置型やその他の分散型太陽光発電とは異なり、電力会社レベルで電力を供給し、地域ユーザーへの供給は行いません。この種のプロジェクトは、公益事業規模の太陽光発電と呼ばれることもあります。
このアプローチは、熱を利用してさまざまな従来型の発電機システムを駆動する、もう1つの主要な大規模太陽光発電技術である集光型太陽光発電とは異なります。どちらのアプローチにもそれぞれ長所と短所がありますが、今日まで、さまざまな理由から、太陽光発電技術の方がはるかに広く使用されています。2019年現在、公益事業規模の太陽光発電容量の約97%がPVです。[ 69 ] [ 70 ]
一部の国では、太陽光発電所の定格容量はメガワットピーク(MW p ) で評価され、これはソーラーアレイの理論上の最大直流電力出力を指します。他の国では、メーカーは表面積と効率を記載しています。しかし、カナダ、日本、スペイン、米国では、他の発電形態とより直接的に比較できる尺度であるMW ACに変換された低い公称電力出力を使用することがよく指定されています。ほとんどのソーラーパークは、少なくとも 1 MW pの規模で開発されています。2018 年現在、世界最大の稼働中の太陽光発電所は 1ギガワットを超えています。2019 年末には、約 9,000 のソーラーファームが 4 MW AC (ユーティリティ規模) より大きく、合計容量は 220 GW ACを超えています。[ 69 ]
既存の大規模太陽光発電所のほとんどは独立系発電事業者が所有・運営しているが、コミュニティや公益事業体が所有するプロジェクトの関与が増加している。[ 71 ]以前は、ほぼすべてが固定価格買取制度や税額控除などの規制上のインセンティブによって少なくとも部分的に支援されていたが、2010年代に均等化発電コストが大幅に低下し、ほとんどの市場でグリッドパリティが達成されたため、外部のインセンティブは通常必要ない。
商業用集光型太陽熱発電所（CSP）は、「太陽熱発電所」とも呼ばれ、1980年代に初めて開発されました。カリフォルニア州モハベ砂漠にある377MWの アイバンパ太陽光発電所は、世界最大の太陽熱発電所プロジェクトです。その他の大規模なCSP発電所には、スペインにあるソルノバ太陽光発電所（150MW ）、アンダソル太陽光発電所（150MW ）、エクストレソル太陽光発電所（150MW ）などがあります。CSPの主な利点は、熱貯蔵を効率的に追加できることであり、最大24時間にわたって電力を供給できます。電力需要のピークは通常 午後5時頃に発生するため、多くのCSP発電所は3～5 時間の熱貯蔵を使用しています。[ 72 ]
多くの国では、太陽光発電は最も低コストの電力源です。[ 73 ]太陽光発電の典型的なコスト要因には、モジュール、モジュールを保持するフレーム、配線、インバータ、人件費、必要となる可能性のある土地、グリッド接続、メンテナンス、およびその場所が受ける日射量が含まれます。
太陽光発電システムは燃料を使わず、モジュールは通常25年から40年持ちます。[ 74 ]そのため、初期投資と資金調達コストが太陽光発電のコストの80%から90%を占めており、[ 75 ] : 165これは、一部のアフリカ諸国のように契約が履行されない可能性がある国にとっては問題です。[ 4 ]一部の国は価格上限を検討していますが、[ 76 ]他の国は差金決済契約を好んでいます。[ 77 ]
高出力帯太陽光発電モジュールのコストは、時間の経過とともに大幅に低下しました。1982年当初、1kWあたりのコストは約27,000米ドルでしたが、2006年には約4,000米ドルにまで低下しました。1992年のPVシステムのコストは約16,000米ドル/kWでしたが、2008年には約6,000米ドル/kWにまで低下しました。[ 78 ] 2025年の米国では、住宅用太陽光発電のコストは約2.50ドル/ワットです[ 79 ]（ただし、ソーラー屋根材ははるかに高価です）。[ 80 ] 2025年現在電力会社の太陽光発電のコストは約25米セント/ワットです。[ 81 ]
ある地域における太陽光発電の生産性は、日射量に依存しますが、日射量は日中や年間を通して変化し、緯度や気候の影響を受けます。太陽光発電システムの出力は、周囲温度、風速、太陽光スペクトル、地域の土壌の状態、その他の要因にも左右されます。
陸上風力発電は、北ユーラシア、カナダ、アメリカ合衆国の一部、アルゼンチンのパタゴニアでは最も安価な電力源となる傾向があるが、世界の他の地域では、主に太陽光発電（または、それほど頻繁ではないが、風力、太陽光、その他の低炭素エネルギーの組み合わせ）が最適であると考えられている。[ 82 ]： 8エクセター大学のモデルによると、2030 年までに、一部の北欧諸国を除いて、太陽光発電が最も安価になるだろうと示唆されている。[ 83 ]
年間日射量が最も多い場所は、乾燥した熱帯および亜熱帯地域にあります。低緯度に位置する砂漠は通常雲が少なく、1日に10時間以上日照を受けることができます。[ 84 ] [ 85 ]これらの暑い砂漠は、地球を一周するグローバルサンベルトを形成しています。このベルトは、北アフリカ、南アフリカ、南西アジア、中東、オーストラリアの広大な土地と、北米および南米のはるかに小さな砂漠で構成されています。[ 86 ]
したがって、太陽光発電は中央アメリカ、アフリカ、中東、インド、東南アジア、オーストラリア、その他いくつかの地域において、最も安価なエネルギー源である（あるいはそうなると予測されている）。[ 82 ]： 8
太陽放射照度のさまざまな測定値（直接法線放射照度、全水平面放射照度）を以下にマッピングします。
太陽光発電を自家消費する場合、回収期間は電力網から購入しない電力の量に基づいて計算されます。[ 87 ]しかし、多くの場合、発電と消費のパターンは一致せず、エネルギーの一部または全部が電力網に送り返されます。電力は販売され、電力網からエネルギーを取り出すときは電力が購入されます。得られる相対的なコストと価格は経済性に影響します。多くの市場では、販売された太陽光発電電力の価格は購入電力の価格よりも大幅に低く、自家消費を促進します。[ 88 ]さらに、ドイツやイタリアなどでは、自家消費のための個別のインセンティブが使用されています。[ 88 ]電力網との相互作用規制には、設置された太陽光発電容量が多いドイツの一部の地域での電力網への供給制限も含まれています。[ 88 ] [ 89 ]自家消費を増やすことで、電力を無駄にする抑制なしに電力網への供給を制限することができます。 [ 90 ]
発電と消費の良好な一致は、自家消費率を高める上で重要です。この一致は、バッテリーや制御可能な電力消費によって改善できます。[ 90 ]ただし、バッテリーは高価であり、収益性を確保するには、自家消費の増加以外にも、例えば停電の回避など、バッテリーから他のサービスを提供する必要があるかもしれません。[ 91 ] [ 92 ]ヒートポンプや抵抗ヒーターによる電気加熱を備えた温水貯蔵タンクは、太陽光発電の自家消費のための低コストの貯蔵を提供できます。 [ 90 ]食器洗い機、乾燥機、洗濯機などのシフト可能な負荷は、ユーザーへの影響は限定的であるものの、制御可能な消費を提供できますが、太陽光発電の自家消費への影響は限定的である可能性があります。[ 90 ]
太陽光発電に対するインセンティブ政策の当初の政治的目的は、太陽光発電のコストがグリッドパリティを大幅に上回っている場合でも、業界がグリッドパリティを達成するために必要な規模の経済を実現できるように、小規模な初期導入を促進して業界の成長を促すことでした。グリッドパリティを達成してからは、国のエネルギー自給率[ 93 ] 、ハイテク雇用の創出[ 94 ] 、 CO2排出量の削減[ 93 ]を促進するための政策が実施されています。
ネットメータリングは住宅用太陽光発電の料金設定方法であり、発電された電力の価格は消費者に供給される電力の価格と同じで、消費者は発電量と消費量の差額に基づいて請求されます。[ 95 ]
コミュニティソーラープロジェクトとは、個人、企業、非営利団体、その他の投資家など複数の顧客から資金を受け入れ、出力クレジットや税制上の優遇措置を提供する太陽光発電設備のことです。参加者は通常、遠隔地での電力生産の特定のkW容量またはkWh発電量に投資または加入します。[ 97 ]
一部の国では、輸入太陽光パネルに関税（輸入税）が課せられています。 [ 98 ] [ 99 ]
世界中で生産される電力の圧倒的大多数は、従来の発電機が需要に適応でき、蓄電は一般的に高価であるため、すぐに使用されます。太陽光発電と風力発電はどちらも変動する再生可能エネルギー源であり、利用可能なすべての出力は、ローカルで使用するか、使用するために他の場所に送電するか、または蓄電（たとえばバッテリー）する必要があります。太陽エネルギーは夜間には利用できないため、継続的な電力供給を確保するために蓄電することは、特にオフグリッドアプリケーションや将来の100%再生可能エネルギーシナリオにおいて、潜在的に重要な問題です。[ 103 ]太陽光発電は断続的で、日照と天候条件の両方に依存するため、太陽エネルギーに大きく依存するネットゼロ経路をたどる国は、グリッドの信頼性を維持するために、通常、大規模なバッテリー蓄電、揚水式水力エネルギー貯蔵、または長距離送電と統合する必要があります。[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ]
太陽光発電は、時間帯、場所、季節に基づいてある程度時間的に予測できますが、短期的な発電量は気象条件にも左右されます。電力会社に太陽光発電を統合する際の課題は大きく異なります。夏が暑く冬が温暖な地域では、太陽光発電は日中の冷房需要によく適合する傾向があります。 [ 106 ]
集光型太陽熱発電所では、高温溶融塩などの蓄熱装置を用いて太陽エネルギーを貯蔵することがあります。これらの塩は、低コストで比熱容量が高く、従来の発電システムと互換性のある温度で熱を供給できるため、効果的な蓄熱媒体です。 [ 108 ]
独立型太陽光発電システムでは、従来、余剰電力の貯蔵にバッテリーが使用されてきました。系統連系型太陽光発電システムでは、余剰電力を電力系統に送ることができます。ネットメータリングと固定価格買取制度により、これらのシステムは発電した電力に対してクレジットを受け取ります。このクレジットは、システムが需要を満たせない場合に系統から供給される電力を相殺し、余剰電力を貯蔵する代わりに系統と実質的に取引します。[ 109 ]風力発電と太陽光発電が系統電力のごく一部である場合、他の発電技術は出力を適切に調整できますが、これらの変動型電力が増加するにつれて、系統のさらなるバランスが必要になります。価格が急速に低下するにつれて、太陽光発電システムは、夜間に使用できるようにする余剰電力を貯蔵するために充電式バッテリーを使用することが増えています。系統貯蔵に使用されるバッテリーは、数時間にわたってピーク負荷を平準化することで電力系統を安定させます。[ 110 ]
家庭用バッテリーのほとんどはリチウムイオン電池で、主にリン酸鉄リチウム電池（特に2021年頃から）ですが、ニッケルマンガンコバルト電池もあります。[ 111 ]リチウムイオン電池は、テスラのギガファクトリー1のような大規模生産施設による規模の経済により価格が下がると予想され、集中的に開発されているため、近い将来鉛蓄電池に取って代わる可能性を秘めています。さらに、プラグイン電気自動車のリチウムイオン電池は、将来のV2G （Vehicle-to-Grid）システムの蓄電装置として機能する可能性があります。 [ 112 ]ほとんどの車両は平均して時間の95%を駐車しているため、そのバッテリーを使用して、車から送電線へ、そして送電線から車へと電気を流すことができます。[ 113 ]
使用済み電気自動車（EV）バッテリーは再利用できます。[ 114 ]分散型太陽光発電システムに使用されるその他の充電式バッテリーには、ナトリウム硫黄電池とバナジウムレドックス電池があり、それぞれ溶融塩電池とフロー電池の2つの代表的なタイプです。[ 115 ] [ 116 ] [ 117 ]
太陽光発電の規模が拡大するにつれて、適切な蓄電の必要性がますます重要になってきている。ヨーロッパでは、蓄電と送電容量が不十分なため、2026年には約40テラワット時の太陽光発電が抑制によって無駄になる可能性があり、これはグレーターロンドンを1年間電力供給するのに相当し、2025年と比較して25%増加している[ 118 ]。
太陽光発電所は出力抑制が可能であるものの、通常は可能な限り多くの電力を出力します。そのため、十分な電力貯蔵設備のない電力システムでは、他の電源（石炭、バイオマス、天然ガス、原子力、水力発電）からの発電量は、太陽光発電量の増減や需要の変動に応じて上下します（発電所の負荷追従を参照）。
従来の水力発電ダムは太陽光発電と非常に相性が良く、必要に応じて貯水池から水を貯めたり放流したりできます。適切な地形がない場合は、揚水式水力発電で、晴れた日に太陽光発電を使って水を高い貯水池に汲み上げ、夜間や悪天候時には水力発電所を通して低い貯水池に水を放流することでエネルギーを回収し、サイクルを再び開始できます。[ 120 ]
水力発電所や天然ガス発電所は負荷の変化に迅速に対応できますが、石炭、バイオマス、原子力発電所は通常、負荷への対応にかなりの時間を要し、予測可能な変動に合わせてしかスケジュールできません。地域の状況にもよりますが、総発電量の約 20〜40% を超えると、太陽光発電などの系統連系型間欠電源は、系統連系、エネルギー貯蔵、需要側管理のいずれかの組み合わせへの投資を必要とする傾向があります。オーストラリアのように太陽光発電量が多い国では、日中の太陽光発電量が多い時間帯に電力価格がマイナスになる場合があり、新しいバッテリー貯蔵の導入を促します。[ 121 ] [ 122 ]
風力発電と太陽光発電の組み合わせには、それぞれのシステムのピーク稼働時間が一日や年間で異なるため、2つの電源が互いに補完し合うという利点があります。[ 123 ]そのため、このような太陽光ハイブリッド発電システムの発電量は、2つの構成要素サブシステムのそれぞれよりも安定しており、変動が少なくなります。[ 124 ]太陽光発電は季節性があり、特に赤道から離れた北半球や南半球の気候では、水素や揚水発電などの媒体で長期的な季節貯蔵が必要であることを示唆しています。[ 125 ]
太陽光発電は化石燃料による発電よりもクリーンであり[ 28 ]、燃焼よりも環境に優しい[ 126 ] [ 127 ] 。太陽光発電は運転中に有害な排出物を発生しないが、パネルの製造過程で多少の汚染が生じる。製造時の二酸化炭素排出量は1kg CO2/Wp未満であり[ 128 ] 、製造業者がよりクリーンな電力とリサイクル材料を使用するようになるにつれて減少すると予想される[ 129 ] 。太陽光発電は、2022年時点で数年の炭素回収期間を要する製造過程での初期費用を環境に負担させる。[ 129 ]しかし、残りの30年の寿命の間はクリーンエネルギーを提供する。[ 130 ]
太陽光発電所のライフサイクル温室効果ガス排出量は1キロワット時(kWh) あたり50グラム(g)未満ですが[ 131 ] [ 132 ] [ 133 ]、バッテリー貯蔵により最大150g/kWhになる可能性があります[ 134 ] 。対照的に、炭素回収・貯留のない複合サイクルガス火力発電所は約500g /kWh、石炭火力発電所は約1000g /kWhを排出します[ 135 ] 。ライフサイクル全体の排出量の大部分が建設によるものであるすべてのエネルギー源と同様に、太陽光発電機器の製造と輸送における低炭素電力への切り替えは、炭素排出量をさらに削減します[ 133 ] 。
太陽光発電のライフサイクル表面電力密度は変動するが[ 136 ]、平均で約7 W/m2であり、原子力発電の約240 W/m2 、ガス発電の約480 W/m2と比較すると低い。[ 137 ]ただし、ガス抽出と処理に必要な土地を考慮すると、ガス発電の電力密度は太陽光発電と比べてそれほど高くないと推定されている。[ 28 ] 2021年の研究によると、2050年までに自国領土内の太陽光発電所から電力の25%から80%を得るには、パネルが欧州連合の0.5%から2.8%、インドの0.3%から1.4% 、日本と韓国の1.2%から5.2%の土地を覆う必要がある。[ 138 ]このような広大な土地を太陽光発電所に占有すると、住民の反対を招くだけでなく、森林破壊、植生除去、農地の転用につながる可能性がある。[ 139 ]しかし、韓国や日本などの一部の国では、PV [ 140 ] [ 141 ] または浮体式太陽光発電 [ 142 ] の下で農業用地を他の低炭素電源とともに利用しています。[ 143 ] [ 144 ]世界的な土地利用は、生態系への影響が最小限です。[ 145 ]農業景観における公益事業規模の太陽エネルギー開発の拡大は、太陽光発電アレイの間や間に草や草本を植えることによって、エネルギー生産と生物多様性の保全のための土地の二重利用の機会を提供します（「太陽光受粉媒介者生息地」）。[ 146 ]建物やその他の建築エリアに設置することで、土地利用をガス発電のレベルまで削減できます。[ 136 ]
太陽光パネルの製造には有害物質が使用されるが、一般的には少量である。[ 147 ] 2022年現在ペロブスカイトの環境への影響を推定することは難しいが、鉛が問題になる可能性があるという懸念がある。[ 28 ]
2021年の国際エネルギー機関の調査では、銅の需要は2040年までに倍増すると予測されている。同調査では、太陽光発電の大規模導入と必要な送電網のアップグレードによる需要に見合うよう、供給を急速に増やす必要があると警告している。[ 148 ] [ 149 ]テルルとインジウムもさらに必要になる可能性がある。[ 28 ]
リサイクルが役立つかもしれない。[ 28 ]太陽光パネルはより効率的なパネルに交換されることがあるため、中古のパネルは、例えばアフリカなどの発展途上国で再利用されることがある。[ 150 ]いくつかの国では、太陽光パネルのリサイクルに関する特定の規制がある。[ 151 ] [ 152 ] [ 153 ]他のエネルギー源と比較してメンテナンスコストはすでに低いが、[ 154 ]一部の学者は、太陽光発電システムはより修理しやすいように設計されるべきだと提唱している。[ 155 ] [ 156 ]
太陽光パネルは局所的な気温を上昇させる可能性がある。砂漠地帯に大規模に設置した場合、その影響は都市のヒートアイランド現象よりも強くなる可能性がある。[ 157 ]
太陽光発電のごく一部が集光型太陽光発電です。集光型太陽光発電は、ガス火力発電よりもはるかに多くの水を使用する可能性があります。このタイプの太陽光発電は強い日差しを必要とするため、砂漠に建設されることが多いため、これは問題となる可能性があります。[ 158 ]
太陽光発電（およびその他のクリーンエネルギー）へのエネルギー転換の経済的利益は非常に大きいため、それを止めることはできないが、それを遅らせると、気候変動による被害がさらに大きくなるという主張がある。[ 160 ] [ 161 ]化石燃料ロビーは、転換を遅らせていると非難されている。[ 162 ]化石燃料への補助金は政治的なものであり、[ 163 ] [ 164 ]転換を妨げている。[ 165 ]石油やガスとは異なり、太陽光発電は一度設置されると地政学によって停止されることはなく、エネルギー安全保障に貢献する。[ 166 ]また、リバタリアンは、政府への依存を減らし、 [ 167 ]不十分な電力網への依存を減らすために、太陽光発電を支持するかもしれない。 [ 168 ]しかし、一部の右派政党は太陽光発電に反対しているか、意見が分かれている。[ 169 ] [ 170 ]極右政党の立場は国によって異なり、気候変動否定の一環として太陽光発電に反対している政党もある。[ 171 ] [ 172 ]緑の党は気候変動緩和策の一環として太陽光発電を支持するかもしれないが、一部の環境保護主義者は新たな送電線に反対している。[ 173 ]
2022年には、世界のポリシリコン製造能力の40%以上が中国の新疆ウイグル自治区に集中しており、[ 174 ]新疆収容所を含む同地域の人権侵害との関連性が懸念されている。[ 175 ]国際太陽エネルギー協会（ISES）によると、中国の太陽光発電製造における支配力は、化石燃料への依存と同じ種類の供給リスクをもたらすものではない。ISESは、世界の太陽光発電製造産業は年間4,000億米ドルを超える規模には成長できず、太陽光パネルは長寿命であるため、中国の供給が途絶えれば、他の国々はより高いコストではあるものの、代替製造能力を開発するのに十分な時間を確保できると主張している。[ 176 ]企業は、パネル輸入に対する関税の賛成または反対を政府に働きかける可能性がある。 [ 177 ] [ 178 ]
大規模な PV プラントが比較的コンパクトな石炭火力発電所やガス火力発電所よりも多くの土地を占有するという事実から生じる明らかな矛盾は、石炭採掘や石油・ガス採掘による土地占有への影響を計算に含めることによるものです。これらを含めると、化石燃料の土地占有への影響は大きくなります。
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この記事には、パブリックドメインにあるこの情報源からのテキストが含まれています。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)太陽光発電が主導し、クリーンエネルギー源が2025年の新規電力需要をすべて満たした。
太陽光発電技術自体にもリバタリアン的な傾向がある。「それはより独立的で、地域による管理であり、右派リバタリアンが望むすべてのことだ」と、ジョンズ・ホプキンス大学のエネルギー科学者ダニエル・カメンは語った。
この問題に関する共和党の結束は既に大きな亀裂を見せている。