太陽光発電のしくみ

太陽光発電とは、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換し、そのまま電気として使ったり、蓄電しておくことを言います。
太陽光発電のはじまりはいつ頃でしょうか。
それは、1883年にアメリカで発明された「セレン光電池」が最初だと言われています。
これはセレンという金属に極薄い金をコーティングしたもので、かなり最近までカメラの照度計に使われていました。
その発電効率は1%程度だったと言われています。
その後、現代と同じように半導体を使った太陽電池が開発されますが、最初の太陽電池は1954年に作られています。
この頃の太陽電池で発電効率は6%程度でした。
現在の主流の太陽光発電では15%ぐらいになっています。
しかし、火力発電では55%にもなるので、発電効率の技術向上が望まれています。
それでは、半導体を使った太陽電池では、どういうしくみで太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換することができるのでしょうか。
それは、半導体に光を当てると電流が発生するという現象を利用しています。
この現象のことを「光電効果」と言います。
もう少し詳しく説明すると、太陽電池(セル)と呼ばれるものは半導体のn型シリコンとp型シリコンが接合された板状になっています。
ここに太陽の光が当たると、マイナスの電荷を持った電子とプラスの電荷を持った正孔が発生します。
電子はn型シリコンの方へ、正孔はp型シリコンの方に引き寄せられるので電圧が生じることになり電流が流れるのです。
太陽電池(セル)は手のひらぐらいの大きさのもので、これを数十枚集めて一枚の板のようにしたものを太陽電池モジュールと言います。
この太陽電池モジュールを何枚か並べて接続したものを太陽電池パネルと言います。
太陽電池パネルで発生した電気は直流電気です。
直流電気のままでは家庭用としては使えないので「パワーコンディショナー」という機器を使って交流電気に変換します。
これで家庭で使えるようになります。