太陽光パネルの発電原理

太陽光が半導体PN接合に当たると、新たな正孔・電子対が生成されます。PN接合の電界の作用により、正孔はP領域からN領域へ、電子はN領域からP領域へと移動します。回路が接続されると電流が発生します。これが光電効果を利用した太陽電池の仕組みです。

太陽光発電には2種類あり、1つは光熱電変換方式、もう1つは光電直接変換方式です。

（１）光熱電変換方式は、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ある。一般的に、吸収された熱エネルギーは太陽集熱器によって作動媒体の蒸気に変換され、その後、蒸気タービンを駆動して発電する。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ある。

（２）光電効果は、太陽放射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る。光電変換の基本デバイスは太陽電池である。太陽電池は、光起電力効果により太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換するデバイスであり、半導体フォトダイオードである。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て電流を発生させる。多数のセルを直列または並列に接続することで、比較的大きな出力電力を持つ太陽電池の正方形アレイを形成することができる。

現在、結晶シリコン（多結晶シリコンと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、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だろう。

長年にわたり、多結晶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工場によって支配され、技術封鎖と市場独占が形成されてきた。

ポリシリコンの需要は主に半導体と太陽電池から生じています。純度要件の違いにより、電子グレードと太陽電池グレードに分類されます。そのうち、電子グレードのポリシリコンが約55%、太陽電池グレードのポリシリコンが約45%を占めています。

太陽光発電産業の急速な発展に伴い、太陽電池用ポリシリコンの需要は半導体用ポリシリコンの需要よりも速いペースで増加しており、2008年までには太陽電池用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る。

1994年、世界の太陽電池の総生産量はわずか69MWだったが、2004年には1200MW近くに達し、わずか10年間で17倍に増加した。専門家は、太陽光発電産業が21世紀前半に原子力発電を凌駕し、最も重要な基幹エネルギー源の一つになると予測している。