太陽電池とは？

太陽電池って、いったい何でしょう。太陽の光で電力を作り出すものじゃないの？
そうです。少し難しくいえば、太陽エネルギーを電気エネルギーに変える装置です。でも、なぜ電池というのでしょうか。なぜ、太陽の光で電気が発生するのでしょうか。疑問はたくさんあります。
管理人と一緒に勉強しましょう。 といっても、ほんとうに太陽電池の仕組み、すなわちなぜ光で電気を起こせるのか、を知るためには、化学と物理の基礎知識が必要になります。

まず太陽電池そのものが化学物質です。しかも、原子レベルでの話になります。 世の中には、太陽電池についての本がたくさんか出ています。管理人もそれをいくつか買って勉強しました。 実は、管理人は大学で化学を修めています。したがって、ある程度は理解できます。と言っても、遠い昔の話なので、難しいことは忘れています。そこで、出来るだけ簡単でわかりやすい本を選びました。
しかし、これらの本の中には、初心者向けと謳っておきながら、管理人でさえ、なんでこうなるのかわからない説明が散見されるものがあります。その辺を、頭に入れて勉強していきましょう。
ここでは、最大限わかりやすく説明できればと、心掛けて行きます。したがって、化学の知識の豊富な方や、太陽電池の専門家からみると、変だなと思われる表現があるかもしれません。そんな時はどんどん指摘して頂くと大変ありがたく思います。

なぜ太陽電池というのか

太陽電池は英語ではsolar cellと言います。solarは「太陽の」という意味ですし、cellは電池です。いずれも太陽と電池という言葉が付いています。太陽は誰にもわかります。

では、電池とは何でしょう。
今さら、そんなことを聞くまでもなく、我々の身の廻りには電池が溢れています。電池というと、すぐ思い浮かぶのは乾電池ですね。そのほかに、携帯電話やスマートフォン、デジタルカメラなどにはリチウム電池が使われています。腕時計など、小さいものにはボタン電池が使われています。さらには、自動車にも鉛蓄電池が搭載されています。そうそう、自動車の電池はバッテリー（battery）といいますね。セルとはいいません。
実は太陽電池は、これらの電池とは根本的に異なる性質を持っています。乾電池など上に述べた電池のなかには電気を発生させる仕組みと原料、具体的には化学物質が予め含まれています。したがって、プラス極とマイナス極を接続することで、電池の中で化学物質のあいだで反応が起こり、場所を選ばずすぐに電気を取り出すことができます。すなわち、これらの電池は内部に電気エネルギーをいわば蓄えているのです。
しかし、太陽電池の内部には電気を発生させる仕組みはあっても、原料がありません。したがって、そのままではプラス極とマイナス極をつないでも電気を取り出すことはできません。電気を発生させるためには、原料である太陽の光が必要なのです。原料という言い方は適切でないかもしれませんが、太陽の光が太陽電池に当たることによって初めて電気を得ることができるのです。
そして、太陽の光があたり続ける限り、いつまでも電気を発生させ続けます。一方、通常の電池は、電池の中での化学反応が終了すると、電気の発生は止まり、乾電池はその時点で捨てることになります。リチウム電池などは、よくご存知のように充電することで、また電気を取り出すことができます。これは、電気を取り出すときの逆の反応によって内部の化学物質を元の状態に戻しているのです。しかし、これにも寿命があります。500回くらい充放電を繰り返すと、化学物質がへばってきて、元には戻らず、したがって電気が得られなくなります。
このように、同じ電池といっても我々が日常使っている乾電池などと、太陽電池とでは大きな違いがあることをまず覚えましょう。