太陽光発電とは？

最近では珍しくなくなってしまうほど、街中でソーラーパネルを見ます。
もうご存知の方も多いでしょうが、ここでもう一度おさらいをしてみましょう。

太陽光発電システムは、枯渇することのない太陽光のエネルギーから発電することができるシステムです。
発電したエネルギーは、ご自宅で使用することはもちろん、電力会社へ”売電”することや、家庭用蓄電池に”蓄電”し、備えることができます。
通常の買電している電気と同様のように使用でき、その電気を電気自動車へ充電することも可能です。

太陽電池モジュールで作った電気は直流電流なのでそのまま家電製品などに使うことができません。
使うためには、まず接続箱という装置で発電した電気をひとつの回線にまとめ、その電流をパワーコンディショナーという装置へ送り、交流電流への変換を行います。

こうして皆さんが日頃使う電気へと変わります。

発電する仕組み

では、そもそもなぜ太陽光が電気への変わるのでしょうか。下の図を見てみましょう。
電気的な異なる性質を持つp型、n型の２種の半導体を重ねた構造を持っているのがいわゆる太陽電池です。

この太陽電池に太陽光が当たることで、マイナスの電荷を持つ電子プラスの電荷を持つ正孔が発生します。正孔はp型半導体へ、電子はn型半導体へ引き寄せられ、表面と裏面につけた電極に負荷(電球など)をつなぐと電流が流れ出すわけです。

太陽電池の種類

太陽電池には、素材などによって様々な種類がございます。その中でも代表的な一部をここで紹介致します。
大きく分けると現在一番多く見かける「シリコン系」と化合物半導体を用いた「化合物系」、そして「有機系」です。

まず「シリコン系」に関してですがこれにもいくつかの種類に分かれます。最も多く見かけるものが「結晶系」に分類される単結晶、もしくは多結晶のシリコンを用いたもので、発電効率に優れているという特徴を持ちます。
また「非結晶系」としてアモルファスシリコンというものもあり、こちらは金属基盤、もしくはガラスの基板に薄く形成されたアモルファスシリコンを用いて製作されます。結晶型よりも光を多く吸収し、コストも安く、且つ薄い太陽光モジュールの製作が可能になりますが、必然的にセル単体の面積が狭くなってしまうことにより発電効率が低くなってしまうことが今後の課題になります。
超高変換効率のタイプの開発がされていますが、コストが高く主に宇宙用に用いられます。

そして有機系です。
有機半導体を用いた太陽電池で非常に軽い性質を持ち、「塗る太陽電池」として研究が盛んに行われています。まだまだ一般家庭への実用化は先なようです。