クリーンな発電として注目されている太陽光発電。
ソーラーパネルを設置するだけで自動的に電力が得られるため、近年ますます利用されるようになってきました。
では、ソーラーパネルはどのように電力を生み出しているのでしょうか？
Youtubeの科学チャンネル「TED-Ed」が簡単に解説していますので、ご紹介します！
目次
ソーラーパネルはシリコンで作られている
光子の衝突と電子の放出
ソーラーパネルはシリコンで作られている
そもそもソーラーパネルとは、小さな「ソーラーセル」が集合したものです。
そして代表的なソーラーセルは半導体でできており、シリコン結晶が電気を通す導体に挟まれたサンドイッチのような構造になっています。
それでは、ソーラーセル内部のシリコン結晶をもっと詳しく見てみましょう。
上図にあるように、各シリコン原子は隣接する4つのシリコン原子と強く結合しています。そのため、各電子もその場に拘束されているのです。
電流とは電子の流れです。ですからシリコン内の電子が移動しなければ、電流も生じないことになります。
では、どのようにシリコン内の電子を移動させるのでしょうか？
ポイントは2種類のシリコン層と光にあります。この点を次のページで解説します！
光子の衝突と電子の放出
実はソーラーセルは、電流を生じさせるために2種類のシリコン層から構成されています。
1つはマイナスの電荷を帯びやすいN型シリコンであり、もう１つはプラスの電荷を帯びやすいP型シリコンです。
さて太陽から届く光は、光子と呼ばれる微小な粒子の流れだと考えられます。
そして十分なエネルギーをもった1個の光子がシリコンに衝突した場合、電子が束縛から外れ自由に動けるようになります。
次いでその場所には電子が入りうる「ホール（または正孔）」と呼ばれるスペースが残されるのです。
その後、マイナスの電荷をもった電子はN型シリコンの方向へ、プラスの電荷をもったホールはP型シリコンの方向に移動。
さらに移動可能になった電子はソーラーセル上部の薄い金属片に集まり、導線を繋ぐことで電子が外部を移動し、電流が生じるようになります。
そして外部回路から戻ってきた電子はP型シリコンにあるホールに収まり、元通りになるというわけです。
