電子と電気

原子核に存在する陽子の数は、その周囲を回る電子と通常は同じです。なぜ同じ数なのか。実は、陽子は電気的にプラス、電子は逆にマイナスに帯電しています。プラスとマイナスが同じ数となることで、原子そのものは、電気的にプラスマイナスゼロ、すなわち電気的に中和されているということです。ここではじめて電気と電子が結びつきました。

ここまでのことをまず理解することが、太陽電池を理解する上で不可欠です。

半導体

太陽電池を理解する上で次に必要なことは、半導体です。

そもそも導体というのは、電気を通す物体ということです。 電気をよく通すものは、これは誰でも知っていますよね。代表が、銅や鉄やアルミなどの金属です。これらは良導体といいます。一方電気を通さない物質があります。プラスチックや陶器などに代表される絶縁体です。
これに対して半導体は？半が付いていますから、半分ということが推測されると思います。そうです。絶縁体と良導体の中間的性質を持っているということです。
では、なぜこのような差がでるのか。これにはやはり化学の知識が必要になります。簡単にいえば、金属などの良導体では、原子を構成する電子のうち、自由電子と呼ばれる電子が原子の間を自由に動き回っています。このため、電池などから供給された電気、すなわち電子が金属原子の間を動きまわることで、電気が流れることになります。これに対して、絶縁体ではこのような電子がないため、電池から電気が供給されても、電気が流れないのです。
それに対して、半導体は、そのときどきの条件（周囲の電場や温度など）によって、電気の通り方が変化する性質を持っています。