太陽電池の原理
太陽光発電システムを検討されている方の中には、そもそも太陽光発電は、なぜ屋根に太陽電池を設置するだけで発電ができてしまうのか、その原理や仕組みを不思議に思っている方も少なくないのではないかと思います。
ここでは、太陽電池の原理について、出来る限り分かりやすくご説明していきます。
太陽光は、エネルギーを持っている！
太陽電池は、一言で言えば太陽の光から電気エネルギー（電力）を発生させるシステムです。
太陽の光は、エネルギーを持っています。例えば真夏の直射日光が当たっている道路のアスファルトの表面を触ると、とても熱かったという経験をお持ちの方も多いのではないかと思います。
アスファルトが熱くなっているのは、太陽光のエネルギーがアスファルトに吸収され、熱に変わっているからですね。
太陽電池の場合には、太陽電池が太陽光のエネルギーを吸収して、そのエネルギーが変わってしまう前に電気エネルギー（電力）に変換します。
それでは、太陽光エネルギーはどのように電気エネルギーへと変換されるのでしょうか。
この変換に利用されているのが、「半導体」の性質です。
半導体の性質を利用して、太陽光エネルギーを電気エネルギーへと変換
太陽光のエネルギーを電力に変換するために、太陽電池では半導体が持っている性質を利用しています。
半導体は、条件により電気を通したり通さなかったりする性質を持っているのですが、太陽電池は、p型半導体とn型半導体と呼ばれる2種類の半導体を積み重ねた構造となっています。
太陽電池は、このp型半導体とn型半導体の特性を活かし、太陽光エネルギーを吸収するとそのエネルギーが外部に電力として押し出されていく仕組みを作ることで、外部に取り出しています。
それぞれの特性について詳細を知りたい方は、下記のページを参考にしてください。
- 産総研「太陽電池の原理」
太陽光エネルギーの電力への変換は直接的
このように、太陽電池は、半導体の性質を利用して太陽光エネルギーを電力へと変換しているため、電力への変換は「直接的」そして「瞬間的」に行われていると言えます。
直接的というと分かりづらいかもしれませんが、例えば火力発電や水力発電のように、何らかの装置を運転することで電力に変えたりするわけではないということです。
そのため、太陽光発電は、太陽電池に太陽光があたっている時間しか発電することはできませんが、その代わりにエネルギーを電力に変換するための可動装置は必要なく、変換の過程で二酸化炭素を排出することもありません。
このように、太陽光と半導体の性質を利用するだけで電力を取り出すことができるのが、太陽光発電なのです。
