つねぴーblog

元「とある研修医の雑記帳」。アウトプットが趣味です。医学以外の事も投稿するやもしれません。

太陽電池の仕組みをわかりやすく

脱原発運動が広がる中、自然エネルギーが注目を集めている。
自然エネルギー四天王の一角とも言える太陽電池は一体どのような仕組みでエネルギーを生み出しているのだろうか。

端的に言うならば太陽からの光を電力に変えているのである。
太陽光というのは物理的に言えば電磁波であり、正体は波なのである。
光がエネルギーを持っているというのは理解しづらいかもしれないが、光が電子に当たると、電子は光のエネルギーを奪い、活発に運動する。そして電子その受け取ったエネルギーを周囲に熱として放出して元の状態に戻ろうとする。結局は光の当たった場所の電子が活性化され、その部分が暖まると言えるかもしれない。(これはアインシュタインによって発表された光電効果である)

例えばアスファルトの道などは太陽の光エネルギーを浴びて触れられないほど暑くなったりする。これは波動エネルギーが熱エネルギーに変換されているのである。しかし、太陽電池をおけば、アスファルトのように発熱せずに、電力として使うことが出来るのである。大気を汚すこともなく、非常に素晴らしい未来的なエネルギーであると言える。


ではいったいどのように光を電力に変えるのだろうか。

これには半導体という物質を利用しているのである。*1光からエネルギーを吸収した電子を選別し、太陽電池の外に取り出すのである。こうして取り出された電子が外部で電力として働くのである。


また追記しようと思います。

*1:半導体というと物理屋さんで無ければイメージしづらいかもしれないが、条件によって電流を流したり流さなかったりする装置のことである。この半導体にはn型半導体と、p型半導体の2種類があり、太陽電池は基本的に、このn型とp型の半導体を積み重ねた構造をしている。