太陽の光を直接電気に変える
  シリコン半導体などに光が当たると電気が発生する現象を利用し、太陽の光エネルギーを直接電気に変える発電方法です。
太陽光発電システムの定格出力1kWあたり、年間約1000kWhの電力を発電します。
(地域や設置の方位、傾斜角によって異なります。)
 
  住宅用太陽光発電システム


  発電のしくみ  
  発電のしくみ
太陽電池のN型半導体とP型半導体の間には、(+)と(−)の電位差が生じています。 しかし、光が当たっていない状態では、そこに導線をつないでも、電気は流れ出すことはありません。太陽電池に光が当たると、P型半導体の(−)電子がN型半導体(+)のホールに移動し、不安定な状態になったN型半導体の自由電子(−)が導線を伝ってP型半導体に向かって移動することにより、電流が流れることになります。

  平均的な一般家庭で消費する電力量は、年間約3600kWhなので、定格出力3〜4kWの太陽光発電システムによってまかなえることになります。
晴れた日中には発電効果がもっとも大きくなり、電力会社に売電する量も大きくなります。
一方、真夏の晴れた日には冷房などの利用が増加し、一年でもっとも電力利用が増加します。
したがって、太陽光発電を設置すると、電力供給がもっとも切迫する真夏の電力消費量を抑えることができます。
 

  天候による発電の傾向の変化



  太陽電池の種類
  太陽電池の種類は下の図のとおり材料や構造等によって分類されます。
まず、材料によりシリコン系と化合物系の2つに大分されます。
シリコン系はさらに結晶系と非結晶系のアモルファスに分けられ、結晶系には単結晶と多結晶があります。
化合物系は2種類以上の元素の化合によって生じた半導体です。
 

  太陽電池の種類


  太陽電池の特徴
 分類  特徴
 シリコン  結晶系 シリコン結晶系は、変換効率は14%以上と高く、信頼性は安定している。コストは将来的には薄膜化により低く押さえられることが期待されている。
 アモルファス アモルファス系は、初期段階で変換効率が10%程度劣化するという問題はあるが、少ない材料で製造でき、結晶系に比べ製造工程が低温であるため、将来の大量生産時には低コスト太陽電池として期待されている。また、蛍光灯下でも使用できるため、電卓用電池として多く使用されている。
 化合物半導体  II−VI族 II-VI族は、変換効率は若干低いものの、信頼性・コストは比較的安定している。
 III−V族 III-V族は、変換効率が高く、放射線による劣化が少なく、また、温度上昇による特性低下が少ないため、信頼性が高い。しかしながら、材料が高いためコストが高い。人工衛星に使用されてる。

太陽電池の特徴についての3つの観点
1. 変換効率とは、入射した光のエネルギーをどれだけの電気エネルギーに変換することができるかを示した価である。
2. 信頼性とは、太陽電池製造後の劣化等の問題がどの程度生じやすいかを示している。
3. コストとは、太陽電池の種類毎に、材料や製造工程の差によってどの程度違いがあるかを示している。