光エネルギー
太陽電池は半導体を利用して光エネルギーを直接的に電力に変換していますが、どのような仕組みで変換するのでしょう。
身の回りの物質には無数の電子が含まれており、この電子は光に敏感で、光を受けると吸収したり反射したりします。
物質に光が当たると、物質の中の電子が光のエネルギーを吸収するのです。
エネルギーを吸収した電子は周囲にそのエネルギーをばらまいて元に戻ろうとします。
このばらまかれたエネルギーが熱になり、物質全体を暖めます。
太陽の光に当たると暖かくなるのは、この現象のためです。
半導体の性質
太陽電池に光が当たると、普通の物質と同じように太陽電池の中の電子が光のエネルギーを吸収して取り込みます。
太陽電池は、このエネルギーを吸収した電子を選別して、外部の電気回路へとその電子を押し出します。
エネルギーを吸収した電子を選別する仕掛けには半導体の性質を利用しています。
光のエネルギーを吸収した電子は、太陽電池の中のこの半導体の仕掛けによって、太陽電池の外部に取り出されます。
取り出された電子は外部の電気回路で、この日光によって得たエネルギーを発散させてから、太陽電池に戻ってきます。
光電効果
太陽電池とは、光のエネルギーを直接電子に吸収させます。
吸収させたエネルギーを電子を押し流す力、すなわち電力として外に取り出します。
このように光が電子にエネルギーを与える現象は、「光電効果」と呼ばれます。
１９００年頃にアインシュタインによって理論付けされ、現代物理学が飛躍的に発展するきっかけになりました。