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株式会社クラフトマン&三興ホールディングス

Craftsman&Sanko

 

用語集

<太陽光発電>

・特徴
1.エネルギー源は太陽光
エネルギー源が太陽光であるため、基本的には設置する地域に制限がなく、導入しやすいシステムといえます。
2.メンテナンスフリー
システム的に可動部分が少なく、一度設置すると発電などは自動的に行われ、機器のメンテナンスはほとんど必要としません。
3.用地を占有しない
屋根、壁などの未利用スペースに設置できるため、新たに用地を用意する必要がありません。
4.遠隔地の電源
送電設備のない遠隔地(山岳部、農地など)の電源として活用することができます。
5.非常用電源として
災害時などには、貴重な非常用電源として使うことができます。

・原理の概要 - 初級編((http://unit.aist.go.jp/rcpvt/ci/about_pv/principle/principle_1.html)
太陽電池は、光から電力(=電気的なエネルギー)を発生します。
光は、エネルギーを持っています。真夏の正午の太陽光は、1平方メートルあたり約1kWものエネルギーを持っています。
例えば、太陽の光に当たったアスファルトの道路が熱くなりますね。これは太陽光のエネルギーがアスファルトに吸収され、熱に変わっているのです。
熱になったエネルギーは周囲の物や空気に伝わって、散逸していきます(図1)。
太陽電池の場合は、太陽の光のエネルギーを吸収して、電気的なエネルギー(電力)に変えます。せっかくのエネルギーが熱に変わってしまう前に、電力として有効活用するのです(図2)。
この仕掛けには、私たちの身の回りの電子機器にたくさん使われている、「半導体」を利用しています。
光から電力への変換は直接的かつ瞬間的に行われます。このため、光が当たっている時しか発電しません(一般的な「電池」(乾電池など)のように、蓄電する機能はありません)。
でもその代わり、蒸気や化学反応や回転運動を使う必要がありません。燃料を使わず、排気ガスや燃えカスも出しません。

一言で表すならば、太陽電池とは、
「半導体を利用して、光のエネルギーを直接的に電力に変えるもの」
と言えます。

・原理の概要 - 中級編(http://unit.aist.go.jp/rcpvt/ci/about_pv/principle/principle_2.html)
太陽電池は、半導体を利用して、光エネルギーを直接的に電力に変換します。では、どのような仕組みで変換するのでしょう。

私たちの身の回りの物質には、無数の「電子」が含まれています。
電子は光に敏感で、光を受けると、それを吸収したり、反射したりします。
物質に光が当たると、物質の中の電子が光のエネルギーを吸収します(*1)。
エネルギーを吸収した電子は、周囲にそのエネルギーをばらまいて元に戻ろうとします。
ばらまかれたエネルギーが熱になり、物質全体を暖めます。太陽の光に当たると暖かくなるのはこのためです(図1)。

太陽電池に光が当たると、普通の物質と同じように、電子が光のエネルギーを吸収します。
太陽電池は、この「エネルギーを吸収した電子」を選別して、外部の電気回路へと押し出します。
エネルギーを吸収した電子を選別する仕掛けには、半導体の性質を利用しています。
光のエネルギーを吸収した電子は、太陽電池の中の仕掛けによって、太陽電池の外部に取り出されます。
取り出された電子は、外部の電気回路の中でエネルギーを発散させてから、太陽電池に戻ってきます(図2)。

まとめますと、太陽電池とは、
・光のエネルギーを直接、電子に吸収させる。
・吸収させたエネルギーを「電子を押し流す力」(すなわち電力)として外に取り出す。
という仕掛けなのです。

(*1)…このように光が電子にエネルギーを与える現象は、「光電効果」と呼ばれます。
  1905年頃にアインシュタインによって理論付けされ、現代物理学が飛躍的に発展するきっかけになりました。

 

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