ソーラーパネルの発電原理

太陽が半導体 PN 接合を照らし、新しい正孔と電子のペアが形成されます。PN 接合の電界の作用により、正孔は P 領域から N 領域に流れ、電子は N 領域から P 領域に流れます。回路が接続されると、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) 光熱電変換方式は、太陽の輻射により発生する熱エネルギーを利用して発電する方式です。一般に、吸収された熱エネルギーは太陽熱集熱器によって作動媒体の蒸気に変換され、蒸気タービンが駆動されて発電します。前者のプロセスは光熱変換プロセスです。後者のプロセスは、熱と電気の変換プロセスです。

(2) 光電効果を利用して、日射エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。光電変換の基本デバイスは太陽電池です。太陽電池は、光発電ボルト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装置です。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、電流を生成します。多く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（ポリシリコンおよび単結晶シリコンを含む）は最も重要な太陽電池材料であり、その市場シェアは90％以上であり、将来的にも長期間にわたって太陽電池の主流材料であり続けるでしょう。

ポリシリコン材料の生産技術は長年にわたり、米国、日本、ドイツなど３カ国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来ています。さまざまな純度要件に従って、電子レベルと太陽レベルに分けられます。そのうち、電子グレードのポリシリコンが約55％を占め、ソーラーレベルのポリシリコンが45％を占めます。

太陽光発電産業の急速な発展に伴い、太陽電池の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く成長しており、2008 年までに太陽電池ポリシリコンの需要は電子グレードのポリシリコンの需要を超えると予想されています。

1994 年には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 近くになり、わずか 10 年間で 17 倍に増加しました。専門家らは、21世紀前半には太陽光発電産業が原子力を追い越し、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る。