太陽電池・太陽光発電とは？（初心者向け）基本的に、わかりやすく説明

再生可能エネルギー 注目の太陽光発電。
温室効果ガスを排出せず、枯渇しないエネルギーとして注目されていますよね、今回はこの
太陽光発電についてその一部を説明します。

太陽電池・歴史

太陽電池とは、太陽光を電気に変換する素子・装置、その発明・歴史から

発電

「太陽電池」その名に”電池“が付随していますが、電気を蓄える機能はありません、
太陽の光エネルギーを直接電気に変換する「発電機」を意味する、部品・装置です。

太陽から地上に降り注ぐ電磁波（光エネルギー）が、「太陽電池」に照射されると、
「光起電力効果」・「光電効果」と呼ばれる現象が発生し、電気が発生されます。

光起電力効果

光起電力効果：Photovoltaic effectとは、物質に光を照射することで電力が発生する現象。（光電効果の一種）

セレン光電池

「セレン（Ｓｅ）」は、自然界に豊富にあり（日本でも多く産出されている）
半導体性をもつ鉱物。

「鉄」と「セレン」の境界面に光を照射
➡　鉄が陽極、セレンが陰極になり、起電力が生じ、その光起電力効果を利用した光電池。

参考　：　セレン光電池は、露出計や旧型カメラの露出（受光部）にも多く利用されていました。

半導体

現在では、性質の異なる”半導体”を合わせた極間での構成が主流です。

太陽電池は、発電効果性の違いによって「半導体」の成分（主にシリコン系、化合物系、有機系）があります。（現状ではシリコン系が総合的に主流）

基本構造

「n型半導体」と「p型半導体」2種の半導体を接合（張合せ）し、太陽光（電磁波）が当たると、n型半導体に「電子(－)」、p型半導体に「正孔(＋)」が集まり、電子（－）が正孔（＋）へと導線を伝わって移動

　➡　この電子の流れに準じた形で電流が流れ　”発電”（太陽光発電の仕組み）

太陽電池とＬＥＤ

太陽電池とＬＥＤ、その基本構造はほぼ同様です。
しかし、作用によって動作が真逆になります。

• 「太陽電池」：光を電気エネルギーに変換する部品・装置
• 「ＬＥＤ」：太陽電池の真逆、電気を光に変換する部品・装置

実験

上記の特性　「光から電気」、「電気から光」の実験です。

• 超高輝度赤色ＬＥＤを並列に接続
• 片方のＬＥＤに光を照射　「発電：光から電気」
• 対のＬＥＤが点灯　「発光：電気から光」

補足

発電機とモーターの関係に類似しています。（こちらも作用によって動作が真逆）

発電機：回転エネルギーから電気に変換　　モーター：電気から回転エネルギーに変換

その他

フォトダイオード・フォトトランジスタ

太陽電池と同じ仲間の受光素子で、こちらは光の強弱を測る（光センサー）として利用されています。

まとめ

• 太陽電池・太陽光発電とは、光エネルギーからの電気を得る発電
• 主にP型シリコン半導体とN型シリコン半導体を張り合わせた構造
  光照射にてP型に＋、N型に－が集結、導通にて電子移動（電流が流れ）発電
• 太陽電池とダイオードは、ほぼ同じ構造（作用によって動作が真逆）
• 半導体の成分（シリコン系、化合物系、有機系）など、発電効率等によって異なる

枯渇なき再生可能エネルギーとして注目され、今後もさらなる発電効率でも注目とされ期待されている　太陽電池・太陽光発電です。

ぽちお

シニアエンジニア

ものづくりが大好です。