太陽電池について

こんにちは、ケミストSです。

ここんとこ日差しが強いですね。

へこたれそうになる私をよそ目に、

植物はメキメキ成長していますね～～

私も葉緑体があれば。。。(いや、やめておこう)

葉緑体は無理でも光からエネルギーといえば？

ということで、今日は太陽電池について書きます。

とてつもなく巨大な分野なので、

全てを1度に説明することはできません。

興味ある方むけに、参考になるものを一番下に載せています。

■太陽エネルギーはおよそ地球1万個分

(※ソースは文献1)

人類が1年に消費するエネルギーを「1」したとき、

光合成によるエネルギー　10

化石燃料(石油など)　300くらい？

太陽が与えるエネルギー　10000！！！

衝撃的じゃないですか？

ほぼ無尽蔵のエネルギー源であることが分かりますね。

使わない手はないですね。

■太陽電池の種類(材料による分類)

①シリコン系・・・THE太陽電池がこれです。ケイ素でできてます。

②化合物半導体系・・・いろんな金属をブレンド。(例: 銅+インジウム+セレン)

③有機系・・・炭素でできています。薄膜型と色素増感型があります。

要するにケイ素か、金属か、炭素か。

★最も普及してよくみかけるのはシリコン系。

>>> 耐久性あるし発電効率が高い(20%くらい)。コスト高い。

★低コストが売りの化合物半導体系。

>>> シリコンの高騰で進化した。発電効率やや低い(15%くらい)。

★これからの実用化が期待される有機系。

>>> ユニークな性質(曲がる、塗れる、カラフル・・・)。

　　　より低コストも期待される。but耐久性と発電効率が課題。

　　　日本が結構リードしてる！

ではどういう原理で電気が生じるのでしょうか？

電気とは、電子の流れです。

その電子をどうやって取り出すか、の話になります；

■おおざっぱな仕組み＝光を当てると出てくる電子を捕まえる

です。もうちょっと詳しく説明すると、

★色素増感型 ➡ 光合成っぽい　

>>> 電子を失ったもの(チタン)へ、別のものが電子を与えて電子を循環。

　　※チタンは紫外線しか吸収しない。色素を塗ることで目に見える光を吸収。

★それ以外 ➡ 発光ダイオード(LED)の逆

>>> 2つの半導体をくっつけることで、電子を捕まえる。

いかかでしたでしょうか。

相当ざっくりと説明しましたが、エッセンスは書いたと思います。

ぜひ下の参考文献を読んで、理解を深めてみてください。

太陽のエネルギーとしての利用は他にもたくさんあります。

有名な例は、人工光合成など。

これも面白いので、いつか書きたいです。

最後まで読んでくださり、ありがとうございました。

ケミストS

参考文献

★人口光合成について誰でもわかりやすい本

(1) 光化学協会(井上晴夫監修) (2018) 夢の新エネルギー「人工光合成」とはなにか　

　ブルーバックス(B-1980)

★太陽電池のしくみ：入門～上級者(大学1年レベル?)まで幅広い

(2) 産総研 太陽光発電センター, "太陽電池の原理"

  https://unit.aist.go.jp/rcpv/ci/about_pv/principle/index.html (閲覧日:2020年6月16日)

★太陽光発電の国家プロジェクトまで幅広く網羅

(3) NEDO: 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構, "NEDO再生可能エネルギー白書 第2版 (PDF)"

  https://www.nedo.go.jp/content/100544817.pdf (閲覧日:2020年6月16日)