シリコン太陽電池って何？

市販されている汎用型太陽電池は、ほとんどすべてがシリコン半導体を用いたシリコン太陽電池です。しかし、シリコン太陽電池にもいろいろな種類があります。

■１【シリコン太陽電池の原理】

シリコン太陽電池の構造と原理は、もっとも基本に忠実なものといえるでしょう。

n型半導体は、14族元素であるシリコンSiに15族元素のホウ素BやアルミニウムAIを混ぜてつくります。この両方を接合してpn接合をつくり、それをITO透明電極とアルミニウムなどの金属電極でサンドイッチしてつくります。

透明電極を通して差し込んだ光は、薄膜のn型半導体を通過してpn接合面に達し、そこで電子と正孔を発生さ

せ、電流を発生させます。

■２【シリコン太陽電池の種類】

シリコン太陽電池は、用いるシリコンの形状に応じてさらにバルクシリコン太陽電池とアモルファスシリコン太陽電池（実際にはシリコン薄膜太陽電池と同じもの）に分類できます。

バルクは塊という意味であり、アモルファスは日本語では【非晶質固体】と訳されていますが、意味は固体であるが決勝ではない、というものです。簡単に言うとガラスです。

バルクシリコン太陽電池は、さらに単結晶シリコン太陽電池と多結晶シリコン太陽電池に分類できます。単結晶シリコンというのは、1枚の太陽電池半導体が１個の結晶からできているということで、これは宝石のルビーやサファイヤと同じようなものであり、高価このうえないようなものです。

それに対して多結晶シリコンは小さな結晶が寄せ集まったものであり、つくりやすく、廉価です。現在の太陽電池の多くは多結晶型です。

太陽電池にはどんな種類があるの？

太陽電池といえばシリコンを用いたシリコン太陽電池を指すような状態ですが、太陽電池の種類はたくさんあります。代表的なものを見てみましょう。

■１【太陽電池の種類】

太陽電池は半導体を用いてつくります。したがって、原理的には半導体の種類と同じ種類の太陽電池ができることになります。しかし、実際にはそれより多くあります。太陽電池を分類すれば、大きく３つに分けることができるでよう。無機系、有機系、そして量子ドット型です。

■２【それぞれの特徴】

○量子ドット型：量子ドット太陽電池は、原理的にはもっともっと進んだ太陽電池です。それだけにいまだ開発段階であり、性能も実用にはほど遠い状態です。

○有機系：有機太陽電池は、発電性能よりも、薄い・軽い・フレキシブル・安価・製造安易などの付加価値に注目が集まっています。有機太陽電池には、色素を用いた有機色素増感太陽電池と高分子などを用いた、有機薄膜太陽電池の２種類があります。コストパフォーマンスを考えれば、実用の域に達しているちいえるでしょう。

○無機系：無機系には、化合物半導体を用いた化合物太陽電池と、シリコンを用いたシリコン太陽電池があります。

①化合物系：化合物太陽電池の性能は、シリコン系をしのぐものがあります。しかし原料にレアメタルを用いるなど、希少資源・高価格の問題があり、人工衛星など特殊用途にかぎられています。

②シリコン系：現在のところ、汎用品として用いられている太陽電池のほとんどがシリコンを用いたものです。歴史もあり（といってもせいぜい半世紀、実用的に２０～３０年ですが）、発電効率も実用の域に達しています。ということで、現在では太陽電池といえばシリコン太陽電池を指すような状態です。

太陽電池のデメリット２

太陽電池の大きなメリットは消費地生産です。すなわち、住む家や働くビルの屋根、屋上、壁面、さらには窓までに設置されるかもしれないのです。デザインはどうなるのでしょう？

■微妙？なデザイン

昔の瓦一辺倒の家と違い、現在の家屋の屋根は、形も色もザインも千差万別です。好き嫌いはあるにしても、そこには家に住む人の子に身とデザイナーの主張が込められています。

ところが設置されたら、その屋根の大半の面積を占めることとなる太陽電池のデザインはどうなるでしょう？昔ながらの太陽温水気を思わせる、思い切っていうと【微妙なデザイン】これで、現代建築の構造物として存在を主張できるでしょうか？結局、あとから取ってつけたやっかいものとして、【お目こぼし】にあずかっているだけではないでしょうか？

■微妙な？カラーバリエーション

そのうえその色ときたら、ほとんどが黒1色、変わった色があったとしても、黒に近い青かくすんだ茶色です。

これでは、念願かなってマイホームを建てた方には、せっかくの家の美観をそこなうだけになってしまいます。

瓦は瓦業界の先見と努力によって、現在のような美しく表現力のあるものに変貌しました。太陽電池も変わるべきではないでしょうか？

■微妙な？シェープ

どのような建築素材でも、デザインの要望に応じて形態を変えることができます。ところが、太陽電池は正方形のセルが集まってたおもしろみのないモジュールが基本です。

しかしながら少しづつですが様々な屋根の形に合わせてモジュールをのせる事は可能になってきています。