太陽光発電の原理について

太陽光発電の原理とは?

このエントリーをはてなブックマークに追加

太陽光発電では、従来の発電所(火力や水力、原子力等)とは異なったメカニズムで電力を生み出しています。電流を発生させる性質を持っているものは世の中にたくさんありますが、太陽光発電では半導体の性質を応用して、太陽光から電流を生み出すことに成功しているのです。

太陽光から電流を発生させる原理とは?


太陽光はかなりのエネルギーを持っていますが、地面に当たるとすぐ熱になってしまいます。太陽光発電では、光が熱になる前にうまく電力を発生させます。

もともと光には、電子を動かす力(起電力と呼びます)を生み出すという性質があります。この起電力を利用して電力を発生させるのが現在の太陽光発電の仕組みです。

それではどうやって、その起電力を利用するのでしょうか? ここで役立てられているのは「半導体」の技術です。太陽電池には2種類の半導体が使われています。半導体には「n型」と「p型」があり、太陽電池は両方が張り合わされた構造になっているのです。

スポンサーリンク


  • n型の性質:エネルギッシュに動き、外に出ようとする電子が多く集まっている。
  • p型の性質:エネルギッシュな電子が少ない。また、電子の受け皿となる場所がある(「正孔」と呼ばれます)。

この2種類の半導体がくっついているだけでは起電力は生み出されません。n型とp型の間に、電子の負荷のバランスが取れた場所(「空乏層」と呼ばれます)ができるだけです。しかし太陽光が降り注ぐと、その影響でn型のほうにある電子が外へ出ようとします。

また、p型のほうでも正孔が外へ出ようとします。このときにn型の電子は空乏層からp型へ、p型の正孔は空乏層からn型へ移動します。この時点でn型ではマイナス極に帯電し、p型ではプラス極に帯電していますから、両方の半導体に電極を接続していれば電流が発生します。これが太陽光発電の原理ですね。

太陽電池パネルで発生した電流をどう利用しているのか?


太陽光発電システムでは、屋根に「太陽電池パネル」を取り付けますが、この中にn型の半導体とp型の半導体が取り付けられています。このため、太陽光は降り注いでいる間はずっと太陽電池パネルの中で電力が発生するのです。

※このままでは家庭用の電気機器につなぐことはできません。太陽電池パネルの中で生み出された電流は「直流」ですが、ほとんどの家庭用電化製品にとっては強すぎます(電化製品はいずれも「交流」の電流に頼っています)。

直流から交流に変える必要がありますが、その役目を担っているのが屋内に取り付ける「パワーコンディショナー」です。

※パワーコンディショナーの中では、太陽電池パネルから送られてくる直流の電流を交流に変えて、屋内分電盤に送ります(この分電盤から各電化製品に電力が送られます)。

半導体の性質を利用した太陽電池パネルと、そこで発生した電力をコントロールするパワーコンディショナーという2種類の機材が、太陽光発電の原理を知る上では重要なのです。


スポンサーリンク

このエントリーをはてなブックマークに追加


 
トップページ 無料一括見積もりのタイナビ 導入前の注意点 業者選びのポイント