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太陽光発電のメカニズム

なぜ太陽の光を利用することで電気を作ることができるのか、太陽電池のメカニズムについて調べました。

太陽電池が電力を作る、メカニズムとは

太陽電池とは一言で言うと光のエネルギーを電力に変えることができる半導体素子のことを言います。「電池」と名前に付いていますが、普段扱っている電池のように電気を溜めておくことはできません。太陽の光を電気に変換することができるため、「発電機」と言った方が分かりやすいと思います。

一昔前は太陽の熱を利用するシステムの太陽熱温水器(ソーラー温水器)が利用されてきたのですが、現在では太陽の光を利用する太陽光発電が主流となりました。

ではなぜ太陽の熱ではなく光を利用することで電気が生まれるのでしょうか。これから太陽光発電を導入したいと考えている方は、ぜひそのメカニズムを知っておいて下さい。

電子を一方向に流すことで電力を作る

そもそもなぜ太陽の光があたることで電気が生まれるのでしょうか。まず光が普通の物、例えば金属や木、プラスチックなどに当たった場合、光(光子)はその物の中にある「電子」にぶつかり電子があちこちに動き回ります。この動作によってエネルギーが生まれ、最終的にそこで「熱」が生まれます。身近で考えれば、日差しがよく当たる場所に物を置いてくと熱くなってくることと同じことだと言えます。

一方で太陽電池の場合、光(光子)が太陽電池(半導体)にあたると、ぶつかって動き回る電子が一方向に流れるような仕組みになっています。この時流れていった電子が外部の電気回路でエネルギーを放出。これを電力として使うことができます。

太陽電池の構造は複雑そうなイメージですが、プラスの性質を持つP型半導体とマイナスの性質を持つN型半導体の2つを貼りあわせただけで、実は意外と単純な構造なのです。

太陽発電システムには周辺機器も必要

太陽電池のみでは発電した電気を使うことができないため、発電システムとして利用するためには他にも様々な周辺機器が必要となります。

最も重要なのが、太陽光発電パネル(太陽電池)とパワーコンディショナです。それに加えて接続箱、売電メーター、架台、発電モニターなどが必要になります。太陽光発電パネル(太陽電池)が太陽の光を電気に変えるのですが、発電される電気は直流のため、普段交流を使っている家庭では使うことができません。そのため接続箱からパワーコンディショナ、分電盤を通して交流に変換し、家庭で電気として使われることとなります。使い切れずに余った電気は売電メーターを通じて電力会社へ流し、買い取ってもらうことができます。

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