太陽電池の仕組みの歴史

太陽電池の仕組みとは、太陽で電気をつくる電池の仕組み・構造のことです。太陽電池とは半導体の一種で、太陽の光エネルギーを直接電気に換えることができるんです。

太陽電池の仕組みは非常に技術革新が進んでいるので、太陽電池は身近なものになりました。もっとも身近なものとして、電卓があります。電卓の上の方に黒っぽくて細長い板が付けてあったら、それは太陽電池です。

太陽電池の仕組みが、大きなものではないことがわかりますよね。電卓ほどの電気の消費量なら、あれくらいの大きさでまかなえてしまうのです。

太陽電池の仕組みの歴史は、宇宙開発とともに歩んできました。太陽電池の仕組みの開発は、1954年にアメリカで始まったんです。

最初は単結晶シリコンという素材で作られました。その後研究が進められ、1958年には初めて宇宙衛星に使われたんです。

日本の開発は1974年からスタートしました。翌年、アモルファスシリコンという新素材が開発され研究が活気づいたんです。

それまでの単結晶素材の太陽電池の仕組みでは約1000〜1500℃の熱エネルギーが必要でしたが、アモルファスシリコンの太陽電池の仕組みだと必要な熱エネルギーは約300℃になり、しかも簡単な工程で電気が作れるようになったんです。

現在はもっと技術が開発されているので、交換効率の向上とコストの低下により、一般家庭の電源や街灯、電光掲示板などに普及しているんです。

太陽電池の仕組み・構造

太陽電池の仕組み・構造は、どのようになっているのでしょうか。

太陽電池は、表面に受光面電極と反射防止膜があります。

通常太陽電池として見ている部分は、この2つです。

断面を見ると、反射防止膜の下にn型層があり、その下にはp型層がきて、最後は裏面電極となっています。

このn型・p型というのは半導体のことです。

このように太陽電池は、何層にも素材が重なった仕組みになっているのです。

太陽電池の仕組みと原理

太陽電池の仕組みは、どのように働いて電気を作っていうのでしょう。

陽電池の原理は、以下のようになります。

まず、半導体が光を吸収します。

p型とn型の接合面に光が当たると、電子と正孔が自由に動けるようになり、電子はn型側、正孔はp型側に移動します。

その結果、光が当たっている間はn型表面はマイナス極、p型表面はプラス極になるんです。

マイナス極は電位が低くてプラス極は高くなるので、受光面電極と裏面電極を結ぶと導線を通じて電流が流れ、電気が取り出せるということになるんです。

太陽電池の仕組みと工作

太陽電池の仕組みを知った上で、太陽電池を使った工作をしようというコンクールがあります。毎年NEDO技術開発機構というところが、太陽電池工作コンクールを実施しています。

太陽電池の仕組みがわからなくても、太陽電池工作の手引きにわかりやすく説明されているので、小学生でも応募することができるんです。応募部門は、小学校3年生から高校3年生までの各学生部門と、小中学生とその家族のファミリー部門です。

太陽電池の仕組みを上手に使って、実用的なものやおもちゃ、実験器具などを作るというコンクールです。太陽電池やエコに興味がある学生の方は、参加してみてください。

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太陽電池の仕組み

今日のことわざ:案ずるより生むが易し