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太陽電池の仕組み

太陽光発電について

太陽電池の仕組み

太陽光発電システムの中心になっているのが、太陽電池です。
太陽電池は、光エネルギーを吸収して直接電気に変えるエネルギー変換器です。シリコンなどの半導体で作られており、この半導体に光が当たると、日射強度に比例して発電します。
「電池」という名前がついていますが、電気をためる機能はありません。英語ではPhotovoltaic(PV)という名称です。

現在最も多く使われている太陽電池は、シリコン系太陽電池です。この太陽電池は、電気的な性質の異なる2種類(p型、n型)の半導体を重ね合わせた構造をしています。
太陽電池に太陽の光が当たると、電子(-)と正孔(+)が発生し、正孔はp型半導体へ、電子はn型半導体側へ引き寄せられます。 このため、表面と裏面につけた電極に電球やモータのような負荷をつなぐと電流が流れ出します。

太陽電池の種類
シリコン系
結晶系 単結晶シリコン太陽電池
多結晶シリコン太陽電池
単結晶または多結晶のシリコン基板を使用したタイプで、発電効率が優れます。現在、最もたくさん生産されているタイプの太陽電池です。
非結晶質系 アモルファスシリコン太陽電池 ガラス、または金属等の基板の上に、薄膜状のアモルファスシリコンを形成させて作ります。将来、低価格化が期待されている太陽電池です。
化合物半導体系
結晶系 単結晶化合物半導体太陽電池
多結晶化合物半導体太陽電池
化合物半導体太陽電池とは複数の元素を主原料としたもので、単結晶と多結晶のものがあります。単結晶の太陽電池には、人工衛星などの特殊用途に使われているものなどがあります。 多結晶のものには、用途や使用方法に合わせて多様な材料や構造のものがあります。

※上記以外にも、異なる性質の材料を組み合わせたハイブリッド型など、いろいろな太陽電池があります。

太陽電池のセル、パネル、アレイとは?

太陽電池は、その構成単位によって「セル」「パネル」「アレイ」と呼び方が変わります。

セル 太陽電池の基本単位で、太陽電池素子そのものです。
パネル セルを必要枚配列して、屋外で利用できるよう樹脂や強化ガラスなどで保護し、パッケージ化したもの。
このパネルは、太陽電池モジュールとも呼ばれます。
アレイ パネル(パネル)を複数枚並べて接続したものをアレイと呼びます。