太陽光パネル(モジュール)は、太陽電池の最小単位であるセルを複数枚合わせた、1メートル四方で厚さ数センチのパネルです。そのパネルを屋根の広さや形状に合わせて、数枚~数十枚設置します。

太陽電池の本体である「セル」は、約15センチ四方で厚さ0.2ミリ程度の大きさで、現在最も普及している材料にはシリコン(半導体)の結晶が使用されています。下のイメージはセルの断面図です。

太陽光発電は、太陽電池に光が当たることで、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換して発電します。よく勘違いされていますが、「太陽電池」といっても電気を貯めておく(蓄電)機能はありません。

ちなみに、発電の原理は次のようになっています。

セルに太陽光が当たると、プラスとマイナスの電荷が発生します。これは半導体の原子に、太陽光が当たるとプラスとマイナスの電荷に分かれる性質のためです。

電気を取り出すために、乾電池のように各電極にプラスとマイナス電荷を集めます。そのため、セルの内部はプラスの集まる「p型シリコン」と、マイナスの集まる「n型シリコン」の上下2層構造になっています。

以上のように、プラスとマイナス電荷がそれぞれの電極に集まることで電圧が生じ、電線をつなぐことで電気を取り出すことが可能となります。

太陽電池の種類

太陽電池は、メーカーや製品により半導体基板の種類が違い、性能が異なります。大きく、「シリコン系」「化合物系」「有機系」の3つに大別され、そこからもさらに細分化されて、それぞれに特徴・性質の違いがあります。

シリコン系

現在、シリコンは半導体として太陽電池の材料として最も多く普及しています。シリコン系は、結晶シリコンとアモルファスシリコンに分類できます。結晶シリコンを材料に使用する太陽電池は、単結晶と多結晶の2種類があります。セル全体が一つの結晶になっているものが単結晶、セルの中に小さなシリコン結晶がいくつも入っているものが多結晶です。シリコン系には、シリコン層を可能な限り薄くしたアモルファス(薄膜シリコン)の太陽電池もあります。

化合物系

発電層にシリコン以外の物質を使用して、シリコンのように「pn結合」によって発電させるものが化合物系です。CIGS系は、銅、インジウム、ガリウム、セレンをの組合わせで、元素記号の頭文字を組み合わせています。CIS(カルコパイライト)系も同様です。

有機系

有機系は、シリコンなど無機物ではなく有機物を使用する太陽電池です。プラスチック等の原材料にも使用される有機物を常温で薄く塗布するだけの有機半導体電池や、カラフルな色彩が特徴で、pn接合を行わない色素増感太陽電池などがあります。