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2011年07月11日

太陽電池 ソーラーパネルの原理

太陽電池は、光の持つエネルギーを、直接的に電力に変換します。その変換過程では、熱・蒸気・運動エネルギーなどへの変換を必要としません。太陽電池内部に入射した光のエネルギーは、電子によって直接的に吸収されて、あらかじめ設けられた電界に導かれて、電力として太陽電池の外部へ出力されます。 光起電力は、特異な現象ではなくて、亜酸化銅、セレン等の半導体では、普遍性のある現象です。
一般的な太陽電池は、p型とn型の半導体を接合した構造を持っています。いわば、大きなpn接合型ダイオード(フォトダイオード)です。シリコン系、化合物系の太陽電池がこれに該当します。 発光ダイオードと逆の過程を通じて、電子に光のエネルギーを吸収させ(光励起)、半導体の性質を利用して、エネルギーを持った電子を直接的に電力として取り出します。
色素増感太陽電池では、pn接合型とは様相が異なります。入射光によって、二酸化チタンに吸着された色素中の電子が励起され、この励起された電子を二酸化チタンを介して電極(陰極)へと導き、直流として取り出します。送り出された電子は、外部回路を経由して対向電極(陽極)に戻り、電極間に挟まれた電解質中のイオンを介して、再び色素吸着部へと戻ります。


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