ソーラーパネルはどうやって電気を生み出しているのか?
ソーラーパネルはどうやって電気を生み出しているのか? / Credit:TED-Ed
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意外と知らない「ソーラーパネルの仕組み」 太陽光はどうやって電気に変換されているのか? (2/3)

2021.01.09 Saturday

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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。

ソーラーセルは2種類のシリコン層から成る
ソーラーセルは2種類のシリコン層から成る / Credit:TED-Ed

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。

さて太陽から届くは、光子と呼ばれる微小な粒子の流れだと考えられます。

光とは光子の流れ
光とは光子の流れ / Credit:TED-Ed

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。

光子が衝突すると電子が束縛から外れ、ホールが残る
光子が衝突すると電子が束縛から外れ、ホールが残る / Credit:TED-Ed

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。

電子とホールはそれぞれの電荷を帯びやすいシリコンの方向へ移動する
電子とホールはそれぞれの電荷を帯びやすいシリコンの方向へ移動する / Credit:TED-Ed

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。

束縛から解放された電子が外部回路を移動し、電流が発生
束縛から解放された電子が外部回路を移動し、電流が発生 / Credit:TED-Ed

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。

外部回路を移動してきた電子がホールに収まる
外部回路を移動してきた電子がホールに収まる / Credit:TED-Ed

次ページソーラーセル内では電子が移動するだけ。効率の改善が必要

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