太陽の光を利用するといっても、実際に太陽電池はどのように電気を作り出すのであろうか。

太陽光は地面などに当たるとプラスの電気である正孔と、マイナスの電気である電子を発生させる。ポイントは太陽光が含む「光子」である。この光子は太陽電池のパネルに接触すると、半導体の中に電子に作用して電子を活性化させるというのが基本のメカニズムだ。

小中学校で習った人も多いと思うが、プラスとマイナスの間には電流が流れる。太陽電池では2種類の異なる半導体を用いて、正孔と電子をそれぞれにひきつける。2種類の半導体の間などに負荷をつないでおけば、太陽光を照射することによって電気が生み出せるというシステムなのである。

太陽電池には構造にしたがっていくつかの種類に分かれる。基盤に用いる材質によって、シリコン系と化合物半導体系に大別される。シリコン系太陽電池の中でも単結晶タイプと非晶質タイプに分かれるが、このタイプがもっとも発電効率に優れ、普及している種類だ。

非晶質のシリコン板を用いた太陽電池には、アモルファスシリコン太陽電池と呼ばれるものがある。アモルファスシリコンを基盤に用いており、将来低価格化が大きく期待されている。

一方、化合物半導体太陽電池とは、複数の元素を主原料としたものである。こちらは結晶系タイプしかなく、その中ではシリコン系太陽電池と同様に結晶系と非晶質がある。化合物半導体太陽電池は主に人工衛星などの特殊用途に用いられることが多い。

もう1種類、色素増感太陽電池というのもある。他にも湿式太陽電池やグレッツェル太陽電池とも呼ばれている。特色は、シリコン半導体を使わずにヨウ素溶解液を介したセル構造を持つ。この種類の太陽電池が注目を浴びているのは、大掛かりな設備が必要なく低コストで導入が可能な点だ。

しかしながら色素増感太陽電池はエネルギー変換効率に疑問が持たれている。開発者のグレッツェルの報告では10%以上の効率が確保されているとのことだったが、実際に他の研究者が追試を行うと7～8%が限界だ。グレッツェルいわく、理論上は最高33%まで効率を高めることができるらしいが、現状ではシリコン太陽電池にまったくかなわない。