太陽光発電とは?発電の仕組みやメリットについて。

弊社のグリーンエネルギー事業で取り組んでいる太陽光発電。家の屋根に設置されたり、利用されなくなった広大な土地に設置されたりと、日本での普及も進んで来ています。再生可能エネルギーの中でも、一番印象が強い太陽光発電ですが、なぜ発電するのか?発電すると何がいいのか?などなど、今回は、その太陽光発電について皆さんと一緒におさらいしていきたいと思います。

そもそも電気が発生する仕組みとは?

火力、水力、原子力、風力、たくさんの発電方法がありますが、基本的に電気を発生させる仕組みは同じで、電磁誘導(でんじゆうどう)という仕組みを使って発電させます。電磁誘導とは、”金属の近くで磁石を動かすと、電流が流れ、磁石の動きを打ち消そうとする力がはたらく”という科学現象です。この現象を利用して、電気を発電させていきます。
先に挙げた様々な発電方法がありますが、それぞれの力を使って発電機を回し、電気を発生させているという事になります。発電機を回す方法は色々ありますが、発電する仕組みというのは基本的に同じです。

では、太陽光で電気が発生する仕組みは?

様々な力を使い発電機を回して発電させていると説明しました。さて、太陽光発電ではどのような仕組みになっているのでしょうか。まず、大きな特徴として、太陽光発電施設には、発電機を回すような部分はありません。太陽光発電では、パネルに当たった太陽光を「直接を電力に変換できる」という仕組みになっています。これは、「光電効果(こうでんこうか)」という現象を利用して発電をするからです。

光電効果(こうでんこうか)とは、”物質に光が当たることで、電子が物質の表面から放出される現象のこと”を言います。この現象を利用して放出された電子を集めることで、発電ができるということです。しかし、放出される電子はどこかにいってしまうため、パネルの内部で光電効果を起こす必要があり、これを実現させるために、シリコンのような半導体が太陽光パネルには用いられています。

2種類の半導体を重ねる構造にすることで、光電効果で放出された電子が太陽光パネルの内部から表面に上がってきます。これをパネル表面に施された細い電極が拾い上げ、電流として取り出すことが可能になります。発電構造はこのようになりますが、原材料としてシリコン系の他に、化合物系や有機系で構成された太陽光パネルも存在し、作りによって発電効率が違います。

太陽光発電のメリット

太陽光発電の最大のメリットは、やはり環境への影響の少なさが挙げられます。パネルの製造時や輸送時にCO2を排出するものの、発電時の排出はゼロです。また、他の発電方法と違い、発電機などの稼働する部分がないたね、メンテナンス箇所が少なく、故障のリスクも少ないのもメリットと言えるでしょう。売電に関しても、国が20年間の買取保証をしてくれるため、事業計画が組みやすいです。しかし、一方で、太陽光が出ている間でなければ発電しません。天候が悪い日や夜には発電効率が下がったり発電量が0になることもあるため、安定的な電気の供給の課題が残ります。

まとめると

・環境への貢献になる。
・メンテナンスなどの手間がかからない。
・故障のリスクが少ない。
・売電のリスクも少ない。

という事になります。

 

まとめ

今回は、太陽光発電の発電の仕組み、そしてメリットについてご紹介いたしました。発電の仕組みで紹介した科学現象は少し難しいかもしれませんが、光が当たる事で発電するという構造は革命的な技術だと感じます。今、世界中で温室効果ガスを排出させない世の中を作ろうと動いています。太陽光発電はこれからも注目を集めそうですね。

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