自然エネルギーを活用した発電方法にも様々なものがありますが、基本的には「電気によって何かを 行っている仕組みを逆の方向に転化したもの」が「発電」という仕組みとなっています。

簡単に言えば、最も一般的な「発電機」という仕組みは、「電気で動力を生み出す”モーター”」 の仕組みを逆方向に活用したものなのです。「モーター」は電気でモーターの軸を回転させることに よって「動力」を生み出していますが、「発電機」とは逆に、いわゆる「モーター（発電機）の軸」を 何かの力（火力・水力・風力など）によって回すことによって、「電気」を生み出す仕組みとなっている のです。 「発電」のアイデアを生み出すには、「電気」で何ができるのか・・をまず考え、その逆のシステム を研究することということになるのではないでしょうか。

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「太陽光発電の仕組み」は正確に表現しようとすると、わかりにくいものとなりそうです。太陽光で電気を生み出す 詳細な仕組みとしては、少しの違いを含めると多数の種類が存在しているからです。 ゆえにここでは、大まかに発電構造を説明してみたいと思います。

単純に表現すると、太陽光が「光吸収層（半導体素材）」に照射されると、光吸収層内に 存在している「電子」が光のエネルギーを吸収して活性化します。この「電子」が活性化（エネルギーを持った状態） した状態がいわゆる「電気」と呼ばれるものです。

この「電気（電子）」を集約して一定方向に流れるように導いてあげると、電気の流れ（電流）が 発生することになり・・このことを「発電」と呼んでいるわけです。これが最もシンプルな「太陽光発電の仕組み」 となっています。 「太陽光発電」の構造を分類する上では、「光吸収層（素材）」の違いと「電子の集約方法」の違い 及びその組み合わせによって種類が存在することになるのです。 　

現在最も主流となっている太陽電池の多くが「シリコン」を素材として作られている太陽電池 となっています。 ここでいう「シリコン」とは「ケイ素」という半導体元素のことを意味しています。一般的に 「シリコン樹脂」などという呼び名で使われている要素とは異なるものですから、その違いは認識して おいていただければと思います。　

「ケイ素（シリコン）」は地殻内に多量に存在している物質であることも、「太陽光発電」を推進 していく追い風となる要素となっています。 シリコン膜の構造によってさらに4種類に分類することができます。

◇単結晶シリコン型 　

・高純度シリコン単結晶ウエハを半導体基板として利用するもので、最も古くから使われている。 変換効率は高いが高純度シリコンの利用量が多く、生産に必要なエネルギーやコストが高くなります。

◇多結晶シリコン型

・結晶の粒径が数mm程度の多結晶シリコンを利用した太陽電池です。他のシリコン半導体素子の製造過程 で生じた端材やオフグレード品のシリコン原料を利用して製造できるのが大きなメリットとなっています。 単結晶シリコンと比較すると、「エネルギー変換効率」はやや劣りますが、太陽電池を生産するためのコスト や排出エネルギー損失などは「単結晶シリコン」よりもすぐれているため、現在主流の太陽電池素材となって います。

◇微結晶シリコン型

・比較的新しい技術で、シリコン資源の使用量を少なくすることができるというメリットがあります。 基本的には「多結晶型」の一種と考えることができますが、膜を製造する条件によっては、下記のアモルファスシリコン と似たような性質をあわせもつこともできるということで、「多結晶」と「アモルファス」の中間的な位置づけ となりそうです。

◇アモルファスシリコン型　

・アモルファスシリコンを利用した太陽電池となります。 結晶シリコンに比べて エネルギーギャップが大きいため、高温時も出力が落ちに くい特性を持っています。使用するシリコン原料が少なく、エネルギーやコスト的にも有利となっています。 ただ、エネルギー変換効率が10％以下と低く、また太陽光による素材劣化が激しい（耐久性が低い）ということも あって、屋外利用にはあまり活用されてきませんでした。逆に極端な低照度下 での効率が高いことや、蛍光灯の短波長光に感度があることから、主に電卓など室内用途に使われてきています。　

現在研究過程において、耐久性の向上やエネルギー変換効率の向上もなされてきた製品もあり屋外用途として 活用できる太陽電池として実用化されているものもでてきていますので今後のさらなる開発・研究が期待されています。　

「無機化合物」にて構成されている太陽電池。現在、一般発電用は「シリコン系」が主流となっているのですが 「シリコン系」が苦手としている設置条件化など（宇宙空間など）での活用が現時点では主となっている太陽電池 です。

種類も豊富なため、代表的なものを分類・列挙しておきたいと思います。　

◇GaAs系太陽電池 （ヒ化ガリウム）

・単結晶のヒ化ガリウムを素材として用いるもので、単接合セルとしては最も高い変換効率を有しているものの ひとつです。基本的には「宇宙用」として開発されています。

◇CIS系（カルコパイライト系）太陽電池

・新型の薄膜多結晶太陽電池。光吸収層の材料として、 シリコンの代わりに、Cu、In、Ga、Al、Se、Sなどから成るカルコパイライト系と呼ばれる化合物を用いた太陽電池です。

◇Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池

・近年開発が始まった素材系の太陽電池で、まだ開発途上のものといえそうです。利用する材料が豊富で安いと いったことが大きなメリットとして期待されています。

◇CdTe-CdS系太陽電池　

・Cd化合物薄膜を用いた太陽電池で、2枚のガラスに太陽電池を挟み込んだ形態のモジュールが代表的である。毒物で あるカドミウムを用いるが、少量でしかも安定した化合物がモジュールに閉じこめられているため、実は環境負荷の低い 太陽電池として知られています。日本では販売されていませんが、性能が良くかつ安価であるため、米国や欧州において 実用化が始まっている太陽電池です。

「有機化合物」にて構成されている太陽電池です。

製法が簡便で生産コストが低くでき、着色性や柔軟性などを持たせられるなどの特長を有しています。変換効率や寿命に課題 がありますが、実用化されれば将来の市場で大きな期待が寄せられる太陽電池として、現在開発が競われている状況です。

◇色素増感太陽電池

・有機色素を用いて光起電力（電子にエネルギーを与える）を得る太陽電池です。代表的なものにはグレッツエル型と呼ばれる型式のも のがあり、2枚の透明電極の間に微量のルテニウム 錯体などの色素を吸着させた二酸化チタン層と電解質を挟み込んだ単純な構造を有しています。 製造が簡単で材料も安価なことから大幅な低コスト化が見込まれていて将来の低コスト太陽電池として有望視されています。

◇有機薄膜太陽電池

・導電性ポリマーやフラーレン などを組み合わせた有機薄膜半導体を用いる太陽電池です。開発が進めば、上記の色素増感太陽電池よりもさらに構造や製法が簡便 になると言われており、電解液を用いないために柔軟性や寿命向上の上でも有利なのが特長となっています。