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さまざまな太陽電池をご紹介

投稿日:2012年04月30日

「太陽電池」にはさまざまな種類がございます。

単結晶、多結晶、化合物系などなど。

それぞれの特徴を簡単にご紹介致します。

単結晶シリコン太陽電池
シリコン原子が規則的に並ぶ単結晶を本体とするため、実用化されている
太陽電池の中では最も変換効率が高く、耐久性・信頼性に優れています。

一方LSIなどと同様に高価な高純度のシリコン基板を用いるため、コストが高く
大量生産に不向きという難点もあります。

多結晶シリコン太陽電池
数多くの比較的小さなサイズの結晶シリコンから構成されているのが「多結晶
シリコン」です。
太陽電池としての構造は、単結晶シリコンと基本的には同様で、材料の一つに
単結晶シリコンインゴットの端部を再活用できることなどから、基盤材料の
コストは単結晶シリコン太陽電池に比べて安く、世界中の太陽電池の主流とな
っております。
ただし、単結晶シリコンと比較すると一般的に変換効率がやや低めです。
多結晶シリコンは多くの単結晶シリコンから構成されているため、隣接する
単結晶間に結晶粒界という界面が生まれてしまい、これが光の反射によって
独特の外観を生みだします。

京セラの量産型多結晶シリコン太陽電池の色調は黒に近い濃紺色で、多結晶
特有の乱反射のような外観ではないです。
これは、光エネルギーを最大限に活用して出力と変換効率を高めるために、
受光面に微細加工を施し、入射する光を受光面側で拡散させて太陽電池
内部に封じ込めた結果なのです。

【アモルファス・シリコン】
シリコン原子が規則的・均一的に結合した結晶シリコンに対し、規則正しい
結晶構造を持たないシリコンを「アモルファス・シリコン」という。結晶
シリコン系太陽電池が固形のシリコンインゴットをスライスして作られるの
に対し、アモルファス・シリコンはシランなどの原料ガスをガラス基板などに
ミクロ単位で堆積させてつくります。

アモルファス・シリコンは太陽電池は、製造に要するエネルギーコストが削減でき
大幅な低コストを実現しております。

ガラス基板以外にも、ステンレス箔やプラスチックフィルムの上にも薄膜素子を
形成でき、フレキシブルな太陽電池の製造が可能です。

しかし、原子配列が不規則なために電子が流れにくく、結晶系に比べて変換効率の
低いことが難点です。
一方、一般的な結晶系が夏場の高温環境下で効率低下するのに対してアモルファス系
は、効率低下が少ないため、高温時には有利な面もあります。

【多接合型太陽電池】
異なる特性を持つ光起電力素子を何層にも重ねあわせてつくった太陽電池のことを、
多接合型、ハイブリッド型、タンデム型といいます。
多層にする目的は、入射する太陽光の幅広い波長域に対して、感度帯域の異なる素子
を複数用意することで、太陽エネルギーを無駄なく電気に変換できます。

薄膜シリコンの多接合型太陽電池にはさまざまなタイプがありますが、アモルファス
シリコンと薄膜多結晶シリコンとの2層接合型太陽電池を例に説明します。

太陽光が入射するとまず短波長側の光をアモルファス・シリコン層で吸収して、電気に
変換しこの層で吸収できなかった長波長側の光を薄膜多結晶シリコン層が光電変換します。
このように、ひとつの太陽電池で太陽光のエネルギーを幅広く利用することによって、
変換効率を高めるのが多接合太陽電池の大きな特徴です。

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