（技術士キーワード）太陽光発電

2022年12月21日 2023年1月22日

概要

　太陽光を太陽電池により直接的に電力に変換する発電方式をいいます。

　発生過程において燃料を必要とせず、排出ガスもないことから、クリーンエネルギーによる発電となります。

　ここでは、pn接合の太陽電池による原理を解説します。

　①太陽光エネルギーがpn接合半導体に入射

　②価電子帯にある電池が伝導体へ遷移

　③遷移した電子は拡散および空乏層の電界によりドリフトしn形半導体へ移動

　④この電子を外部に取り出すことで電流が流れる。

　2021年度現在、資源エネルギー庁の発表によると、電源構成は以下の割合となっています。

　・原子力：6.9%

　・石炭：31.0%

　・天然ガス：34.4%

　・石油等：7.4%

　・水力：7.5%

　・太陽光：8.3%

　・風力0.9%

　・地熱：0.3%

　・バイオマス：3.2%

　①発電時に二酸化炭素を排出しない

　②エネルギー源が枯渇しない

　③発電量が天候に左右される

　④発電コストが高い

	単結晶Si	多結晶Si	アモルファス	有機物	CIS系	色素増感
変換効率	～20%	～15%	～6%	～5%	～14%	～14%
材料	単結晶Si	多結晶Si	ガラス基板上にアモルファスSi	有機物	銅、インジウム、セレン	色素、酸化チタン
メリット	高性能高信頼性変換効率が高い	単結晶より安価量産可能	大面積で量産可能1μm以下で発電OK低コスト	フレキシブル可軽量、低コスト	影などの影響を受けにくい低コスト	低コスト化の可能性
デメリット	低コスト化（高純度のSiを使う為価格が高い）数百μmの厚さが必要	単結晶より効率が低い	変換効率が低い	発電効率が悪い	インジウムの資源量	高効率・耐久性