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太陽電池の種類

・太陽電池の概要を把握する上で、「分類」を考えることはとても大切な要素となります。ここでは、その種類分けとして、「素材による分類」と「活用方法による分類」について記載いたします。

 

◆素材による分類

◆活用方法による分類


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◆太陽電池に使われる素材による分類

・太陽電池は現在様々な国・機関によって日夜研究開発が続いています。

「太陽電池の種類」を考えたとき、基本となるのは太陽電池に使用される「素材」の違いで分類されています。この「素材」の違いによって、太陽電池が持ちうる特性が異なってくるのです。

この「素材」や「素材の組み合わせ」には研究開発が日々進んでいる中、かなり多くの種類が存在しているため、すべてを取り上げていくことは困難なため、ここでは代表的な「素材の違いによる分類」を記載しておきたいと思います。

1.シリコン結晶系太陽電池

・「シリコン」という素材は、地球の地殻内に大量に存在する要素となっています。

そういう意味では資源としては、重量比率で考えると、地球上で酸素についで二番目に豊富な素材資源ということになります。

現状シリコン系の太陽電池が中心となっているのは、こんな素材の優位性があるからなのではないでしょうか。

シリコンの構造性質上、結晶構造をもったシリコンを使用したものを「シリコン結晶系太陽電池」と分類しています。

特徴としてはあくまでも、現時点におけるものではありますが、「非結晶系」のものと比較すると発電効率が約2倍以上の違いがあり、現在の太陽電池としては高効率(太陽光エネルギーの変換率)なものとなっています。

シリコン結晶系をさらに分類すると「バルク」と「薄膜」に分けることができ、実用化されているものは「バルク」に分類される、「単結晶シリコン」と「多結晶シリコン」が存在しています。

一般的に住宅用の太陽電池(ソーラーパネル)として使用されているものの多くがこの、バルクに分類されるものとなっています。


2.シリコン非結晶系(アモルファスシリコン)太陽電池

・シリコン構造として「非結晶」なものを活用しているのが「アモルファスシリコン」と呼ばれる太陽電池です。

現時点では、結晶系と比較すると発電効率は低くなっています。

一般的なものとしてはエネルギー変換効率で「約6〜9%」程度となっています。多結晶シリコン太陽電池の場合は、「約12%〜15%」であることを考えると1/2程度となっています。

アモルファスシリコン太陽電池の最も特徴的な性質としてはなんといっても、その「可変性」にあります。

非結晶であるがゆえに、可逆性があるともいえます。簡単にいうと太陽電池自体を曲げることが可能で、学校で使ったことのある塩ビの「下敷き」などと同じような物性があるということです。

また、形が変えられるということに加えて、薄い形状とすることができるため重量が「軽い」ということも大きな特徴のひとつとなっています。


3.化合物系太陽電池

・様々な化合物を素材として研究開発が進められている太陽電池となります。

使われる「化合物」の種類によっても、特性が異なるため一般的な特徴とはならないかもしれませんが、例えば「ガリウムヒ素(GaAs)太陽電池などは、高効率な太陽電池として知られています。

ただし、多くの化合物系の素材に共通する要素なのですが、素材資源の埋蔵量が乏しいため大量供給を目的とした太陽電池には適さないといったデメリットがあります。

また、化合物自体の安全性(公害対策など)にも問題を抱えるものが多いことも大きな課題となっています。


4.有機・色素太陽電池などその他太陽電池

・基本的には、現在研究開発中のものがほとんどで実用化されているものはほとんどありません。ただ、逆に考えれば、これらの中に将来有望となる太陽電池が存在している可能性も十分考えられます。大きな期待をもって見つめていきたい対象です。

 


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