太陽光発電とは？

太陽光発電の原理を少し説明します。

光を照射すると電気が発生する現象は、１８３９年にベクレルと言う人が発見しました。

その後、アインシュタインによって、科学的に証明されたのは１９０５年頃になりました。

光エネルギーから電気エネルギーに変換するのには、半導体の性質を応用しています。半導体結晶シリコンのＰＮ接合を利用したものです。

太陽電池は、乾電池と違って電気をためる能力はありません。太陽電池は光を電気に変換する変換装置と単純に考えてください。

ただし、１９５４年当時の単結晶シリコン太陽電池の変換効率は６％でした。
当時は、人工衛星、灯台などに使われとても高価でした。

現在の単結晶シリコン太陽電池の変換効率は２０～２５％に向上しています。

ここまで来るのに約５０年掛かっています。

太陽光発電（太陽光電池）は、光を効率的に吸収（捕集）する事が求められています。そのため、表面に無反射膜や凹凸つけています。

取り込まれた光は、内部の半導体に吸収され電子エネルギーに変換され、電子を沢山集めて、電極から取り出します。

効率よく電子を集めるためには、半導体の材質や絶縁膜などで電子エネルギーを熱エネルギーに変わるのを防ぐ役目も担っています。

この後太陽光電池の進歩は、通信衛星、軍事衛星、気象衛星などに搭載されるために、小さく軽量で効率の良さが求められ急速に開発が進みました。

ただし、単一材料で作られるシリコン（単結晶）とＧａＡｓ（単結晶）では２５％が現在では最高効率であります。これから開発が進んだとしても、３０％行くか行かないかだと考えられています。

太陽電池から電気を取り出すには、電極をつけて外部に電線を繋がなくてはなりません。また外部に設置するためには、自然現象に対しての対抗性も必要になります。

太陽電池自体は１０センチ角位の大きさですが、大きな電力を取り出すには、沢山の電池をまとめて使わなくてはなりません。

太陽電池のの１ヶの名称は太陽電池セルと言います。太陽電池セルを集めて並べると、皆さんが知っている太陽電池モジュールという形になります。

太陽光モジュールには、セルと端子盤を繋いで電力を取り出せるようにしてあります。

受光面はガラスで覆い、隙間はコーキングし、アルミフレームで囲います。

このモジュールは約１ｍ角で設置しやすくしてあります。これを何枚も並べる事を太陽電池アレイと呼んでいます。

太陽電池で出来る電気は直流です。太陽電池セルの電圧は使われる半導体の材料で決まります。

高電圧が必要な場合は、直列に繋ぎます。交流に変換する場合は、インバーターが必要となります。

日本の場合、家庭用やビル用は蓄電池を使わないで、電力会社の送電網（系統）に接続してます。発電量が少ないときは送電網から電力を買い、多い時は送電網に送り売電します。

現在は電力会社の送電網が蓄電池の役目を果たしています。ただし、自前の蓄電池（バッテリー）が無い場合は停電時には、何の役もたちません。

太陽電池セルそのものは、ほとんど経年変化はしません。太陽光モジュールは、フレーム、コーキング、電力を取り出す電線などの寿命の方が短いのであります。

外に置かれて、何十年持つのか、メンテナンスの費用なども課題であります。

現在の政府が目指している２０３０年に５３００万ＫＷになった時、今の送電網を整備しなおさないと、ユーザーからの売電量が増えると逆潮流が増えすぎて、売電（逆潮流）出来なくなる恐れがあります。

そのために電力会社は、送電網の整備、電圧調整装置、変圧器、大型の蓄電池（バッテリー）等の整備のため、電気代の値上げで資金を埋め合わせしなくてはならない事になる可能性があります。

自然エネルギーの全種全量買取を、政府が目指すのであれば、ＣＯ２削減のコスト負担は太陽光発電の売電で電気代が安くなった？と喜んではいられない事かも知れません。

太陽光発電を使わない住宅での電気代負担はさらに重くなる事は、確実であります。また、太陽光発電を付けた住宅での、メンテナンス、機器の取替え等のコストが加わるため、誰にも負担のしわ寄せは来ます。

それ以上に、ＣＯ２削減という人類のための崇高な思いが勝り、損得勘定抜きで考えて行かないと問題は解決しないのではないでしょうか？