太陽電池のしくみ

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、太陽の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素子です。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。
ちなみに、太陽光発電は英語ではPhotovoltaic（PV）power generationと呼ばれています。

太陽電池の原理（シリコン結晶系の場合）

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。この太陽電池では、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。

変換効率とは

変換効率とは、太陽電池に入射した光のエネルギーのうち電気エネルギーに変換した割合を表す数値で、下記の計算で求められます。

つまり、太陽電池モジュール1m²当り、1kWの光エネルギーを何％電気エネルギーに変換できるかを表します。

(例) 変換効率が10%とは、晴天時の地上で1kW/m²のエネルギー(日射強度の標準としています)があり、このエネルギーを1m²の太陽電池に照射したとき、太陽電池の発電電力が100Wとなることを意味します。

太陽電池の種類

※有機化合物及び色素増感を含む。

太陽電池等の構成単位には「セル」「モジュール」「アレイ」があります。

セル：

太陽電池の基本単位で、太陽電池素子そのものをセルと呼びます。

モジュール：

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です。このモジュールは、太陽電池パネルとも呼ばれます。

アレイ：

モジュール（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。