シリコン太陽電池とは何ですか？

太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスです。 適切に動作するためには、細胞は光を吸収できる半導体材料で覆う必要があります。 シリコン太陽電池は、シリコンでコーティングされた太陽電池であり、使用される最も一般的なタイプです。 これらのセルは、モジュールと呼ばれる直列に接続されており、モジュールは相互接続されており、目的の電圧を生成する配列を形成します。 次に、これらはガラスのパネルの後ろの保護容器に配置され、太陽光をセルに向ける。

光が太陽パネルに当たると、光子は半導体材料に吸収されます。 電子は緩められ、材料を通り抜けて電気を生成します。 シリコン太陽電池の配列は、このエネルギーを直流（DC）電気に変換します。 統合されたシステムでは、電気がインバーターを使用して電気グリッドに供給されます。 スタンドアロンソーラー製品は電気をバッテリーに保管しています。

シリコンは非常に一般的な要素であり、通常はシリカに結合されます。 純粋なシリコンはシリカから抽出し、その導電率を向上させるために処理する必要があります。 純粋なシリコンは電気の導体が貧弱ですが、特定の不純物が追加されると、通常はリン原子が追加されると、優れた導体になります。この処理は多くのエネルギーを費やし、シリコン太陽電池の高コストを担当しています。伝統的に製造された細胞は、ウェーハに切断されたバルク形式で単結晶シリコンを使用します。

コストを軽減するために、科学者は薄膜シリコン太陽電池を開発しました。 これらは、従来のセルが使用するシリコンの約1パーセントしか使用していませんが、残念ながら、それらははるかに効率的ではありません。 複数の薄膜層で作られた細胞が開発されており、より高価な従来の細胞と同じくらい効率的ですが、低コストの利点を維持しています、軽量と柔軟性の向上。 多結晶およびアモルファス薄膜シリコンセルは、追加の低コストのオプションです。

科学者にとってのもう1つの課題は、シリコン太陽電池の有効性を高める方法を見つけることです。 日光は、広範囲のエネルギーを持つ光子を含む広範囲の波長を持っています。 これらのいくつかは、半導体材料によってキャプチャされるために必要な電子穴ペアを形成するには弱すぎるか強すぎます。 ほとんどの細胞は15％の効率的なものです。つまり、パネルを通過する日光の中で利用可能な電気エネルギーの15％しか捕獲しないことを意味します。

効率を高め、シリコン太陽電池のコストを削減する方法を見つけるために、

作業が行われています。 薄膜効率を高め、それによってコストを大幅に削減する方法を見つけることは、欧州連合が資金提供する研究プロジェクトの優先事項です。 日本の企業は、平均効率を持つ複数の製品で使用するためのシリコン太陽電池を開発しました25％。 米国の企業であるボーイング・セプレクトロラブは、40.7％の効率を持つ濃縮シリコン太陽電池を開発しました。

太陽光発電が主要なエネルギー源になる前に雌馬の研究開発が必要ですが、これは国際的な注目と資金を受けている分野です。 コストが減少し、効率が向上するにつれて、太陽​​エネルギーがはるかに一般的になる可能性があります。 これらの課題があっても、シリコン太陽電池はすでにさまざまな製品で使用されています。 これらには、計算機、懐中電灯、電話充電器、水の噴水、国内および商業用温水システムなどの毎日のアイテムが含まれます。