ソーラーパネルの発電原理

太陽光が半導体のPN接合に照射され、新たな正孔・電子対が形成されます。PN接合の電界作用により、正孔はP領域からN領域へ、電子はN領域からP領域へ流れます。回路を接続すると、電流が形成されます。これが光電効果太陽電池の仕組みです。

太陽光発電 太陽光発電には、光熱電気変換方式と直接光電気変換方式の 2 種類があります。

（1）光熱電変換法は、太陽放射によって発生する熱エネルギーを利用して発電する方式です。一般的には、吸収された熱エネルギーを太陽熱集熱器で作動媒体である蒸気に変換し、蒸気タービンを駆動して発電します。前者のプロセスは光熱変換プロセスであり、後者のプロセスは熱電変換プロセスです。

（2）光電効果は、太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換するために使用されます。光電変換の基本装置は太陽電池です。太陽電池は、光起電力効果により太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する装置です。これは半導体フォトダイオードです。太陽光がフォトダイオードに当たると、フォトダイオードは太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流を発生させます。多数のセルを直列または並列に接続すると、比較的大きな出力を持つ太陽電池の正方形アレイを形成できます。

現在、結晶シリコン（多結晶シリコン、単結晶シリコンを含む）は最も重要な太陽光発電材料であり、その市場シェアは90％を超えており、今後も長期間にわたり太陽電池の主流材料であり続けるでしょう。

長い間、ポリシリコン材料の生産技術は、米国、日本、ドイツなど3か国の7社10工場によって管理され、技術封鎖と市場独占を形成してきました。

ポリシリコンの需要は主に半導体と太陽電池から生まれています。純度要件の違いにより、電子レベルと太陽光発電レベルに分けられます。そのうち、電子レベルポリシリコンが約55%、太陽光発電レベルポリシリコンが45%を占めています。

太陽光発電産業の急速な発展に伴い、太陽電池におけるポリシリコンの需要は半導体ポリシリコンの開発よりも速いペースで成長しており、2008 年までに太陽光ポリシリコンの需要が電子グレードのポリシリコンの需要を上回ると予想されています。

1994年、世界の太陽電池の総生産量はわずか69MWでしたが、2004年には1200MW近くまで増加し、わずか10年で17倍に増加しました。専門家は、21世紀前半には太陽光発電産業が原子力を凌駕し、最も重要な基礎エネルギー源の一つになると予測しています。