太陽電池とは？

太陽電池は、太陽光から直接電気を生成するデバイスです。 多くの太陽電池が組み合わされて、太陽​​電池アレイまたは太陽電池パネルを形成します。 これらのセルは、太陽光からの光子がセル内で電子をより高いエネルギー状態にノックするときに生成されるエネルギーを利用して、光を電気に変換します。 太陽電池セルは、2種類のシリコン、反射防止コーティング、およびガラスカバーを含む層状材料で構成されています。 ソーラーパネルの製造に使用される技術は進歩し続けており、いつの日か家庭や企業に電力を供給するために本質的に無料のエネルギーを提供するかもしれません。

太陽電池の最も重要な部品の1つは、半導体として使用される材料です。 シリコンは最も一般的に使用されている半導体ですが、特定のアプリケーションではシリコンよりも安価な他のオプションも利用できます。 光が半導体に当たると、光エネルギーの一部が吸収され、電子が放出されます。 結果として生じる電流は、電気として使用できるものであり、太陽電池の上部と下部の金属接触グリッドによって収集されます。

シリコン自体は、非常に優れた電気伝導体ではありません。 太陽電池で使用するためには、シリコンを他の元素で修飾または「ドープ」する必要があります。 リンとホウ素は、この目的に最適な元素です。 リンがドープされたシリコンの層は、後者の元素がその最外電子殻に1つの電子しか持っていないという事実を利用することができます。 これは、光エネルギーによって打ち消される可能性のある電子です。

もう一方の層では、ホウ素原子の外殻には、シリコンが持つ4つではなく、3つの電子しかありません。 これにより、余分な電子が移動するスポットが作成され、この電子の動きが電流を生成します。 2つのシリコン層には反対の電荷もあり、これが電圧を提供します。

シリコン結晶は自然に反射する材料です。 太陽電池で使用する場合、反射防止コーティングを施す必要があります。そうしないと、パネルに到達する太陽​​エネルギーのほとんどが電気を生成せずに反射されます。 反射防止コーティングは、適切に構成されたソーラーパネルの効率に影響を与える最大の要因です。 ただし、このコーティングを使用しても、電気を作るのに使用できる光は比較的少量です。 技術が進歩するにつれて、太陽​​電池の効率が向上する可能性が高く、日常の住宅および産業での使用により実用的になります。