発電って？
今はやりの太陽光発電
太陽のエネルギーを使って電気を作りましょう
って いとも簡単な説明で
ぼくなんかは納得しちゃっているけど
よく考えてみると不思議な話だよね
これまでの発電システムを考えてみると
なんらかのエネルギーで磁場を回す
（磁石を振り回すってこと）
磁石の周りにコイルを設置すると電気が発生する
なんとなく そういう風に
教えられてきたけど
このことにしたって電場が動けば磁場が発生し
磁場が動けば電場が発生するという
経験則でしかないんじゃないかな
とことん突き詰めていくと
まだまだ分からないことが多いんだと思うよ
現在のところ
発電システムとして有名なところを上げてみると
火力・原子力・水力・風力・バイオマス・地熱発電が
あげられると思うんだ
でも これまでの発電方法っていうのは
名前は違っていても
基本は何かの力を使って
磁場を持つタービンを回して電気を作り出すという
基本原理は変わらないってことだよね
火力・原子力は熱エネルギーで
お湯を沸かすっていう蒸気機関だし
水力は位置エネルギー
風力は文字通り風の運動エネルギー
バイオマスは火力・原子力と同じように
蒸気タービンを使うか
直接ガスタービンを回すかの違いはあるけど
まあ 似たようなもんだ
その中に出て来た太陽光発電
どうもこれだけは
これまでの発電システムと根本的に違うみたいなんだよ
ここに使われている理論が光電効果 なんて
単純なはなしじゃないけど
太陽の光が太陽光パネルに当たると発電しちゃう
という 優れものなんだよな
量子力学やアインシュタインさんの光量子理論が
直接関係しているというより
それより昔からある
物質（金属など）の表面に
充分に振動数の大きな光が入射すると
そのエネルギーによって
物質内の電子が外部に飛び出す
（外部光電効果）
っていう 実験で確かめられている技術の応用だね
太陽光発電
原子は プラスの電荷の核の周りに
マイナス電荷の電子がまとわりついている
ってことにしよう
そこに 外部からの刺激を受けちゃうと
電子は原子核のまわりの軌道から
飛び出してしまうことがあるってことだね
この飛び出した電子のことを
自由電子っていうらしいんだけど
この自由電子が動くことを
電気っていうらしい
電気を作るってことは
電子をどこかから引きはがして
利用するってことなんじゃないかな
磁場を使わずに
どうやって電子を引きはがすのか？
そこのところが太陽光発電の変わったところ
光電効果（今のところこう呼んでおくね）
ようは 物質に光を当てたときに
電子が飛び出しちゃうっていう性質を
使っているってことだね
太陽光発電は 太陽電池と呼ばれる
『n型半導体』と『p型半導体』という
2種類の半導体をはり合わせて作られた
『セル』という板で作られているそうだ
セルだけだと発電量も少ないし
すぐに壊れちゃうから
セルを集めてそれを屋外でも使えるように
発電量に必要な枚数を繋いで
強化ガラスとかフィルム樹脂なんかで覆ったものを
『モジュール』とか『パネル』っていうらしい
ぼくたちが目にすることがある
太陽光発電のガラス板みたいに見えるやつは
パネルをアルミなんかの枠で強化した
モジュールってことなんだと思うよ
もっとも じっさいに
太陽光発電って名乗っている設備は
モジュールを直列や並列につないで
架台に設置したものだけど
あれにも『アレイ』って名前が
ついているらしい
ある程度発電量を確保するためには
『アレイ』にする必要があるってことだね
光起電力効果
量子力学の考え方の始まりになった
光電効果
その説明の為に出された
アインシュタインさんの光量子仮説
光には粒子性があるってやつだね
そして 光電効果と聞くとすぐに出てくるのが
太陽光発電（デジカメもあるけど）
だから ついついわき道にそれちゃった
でもね いつのまにか光電効果＝光量子仮説
みたいになっちゃっているけど
光電効果自体は
もっと前から観測されていたんだ
ただ 実験で観測されていたんだけど
なぜそうなるのか説明が出来なかったんだね
1839年には
ベクレルさんがその実験データを公表している
もちろんその前にも
観測されていたかもしれないけど
表舞台に出たのはこれが最初ってことになっているみたい
当時は 光が当たると電力が発生する現象ということで
『光起電力効果』って呼ばれているんだ
人類というか学者たちはすごいもんだよ
その発見がされてから50年も経たないうちに
太陽光発電の初期型みたいな
セレンという半導体と薄い金の膜をくっつけた
セレン光起電力セル
（今で言うショットキー接合らしい）
っていうのを作っちゃった
この セレン光起電力セルっていうのは
昔はカメラの露出計なんかに
実際使われていたそうなんだ
もっとも 光に対する電気の変換効率は
1％ぐらいだったそうだけど
同時期に（5年くらい後だけど）
電磁気学の研究の方からも
紫外線に当たると帯電した物体が
簡単にその電荷を失っちゃうという
実験結果が出てくる
1887年にヘルツさんが発見したんだけど
（ヘルツさんは周波数の単位になっているよね）
ここで初めて『光電効果』ってことになったみたい
現在の太陽光セルの原型が登場するのは
（2つの半導体の組み合わせ）
それから70年ぐらい経っちゃうんだよね
もっとも 変換効率は6％ぐらいだったって言うけど
（今の太陽光パネルでも14～20％くらいらしいけど）
『n型半導体』と『p型半導体』という
2種類の半導体をはり合わせて作られたセルは
その時から存在しているらしいんだ
