近未来の太陽電池と太陽光発電のデメリット

単一の材料で作られた太陽電池の中でこれまでに報告されている最も高い変換効率はシリコンです。そのため、変換効率100%の太陽電池を作るのは極めて難しいと考えられます。

変換効率の理論的な限界値(理論限界効率)は、基本的に半導体のバンドギャップにより決まります。理論効率は計算法により多少変化しますが、バンドギャップ叫或付近で最大になります。これは、バンドギャップによる開放電圧と短絡電流密度の変化により説明されます。バンドギャップが小さい時は、光吸収が広い波長範囲で起こるために短絡電流密度は増加しますが、開放電圧はフエルミレベルの差が小さくなるために減少します。逆にバンドギャップが大きい場合は、開放電圧は増加しますが、光吸収が小さいために短絡電流は減少します。この両者のバランスにより、変換効率はバンドギャップ付近で最大になります。

変換効率の低下には様々な要因がありますが、光の反射・透過による損失と光エネルギーの損失が最も大きく、これにより理論限界効率は釦%程度まで減少します。光エネルギーの損失は、どんなに光のエネルギーが高くても、バンドギャップに相当するエネルギーしか電気に変換されないことによって起こります。また通常は、光反射を抑制するため、太陽電池の受光面には反射防止膜をつけます。

もし半導体内に欠陥があると、電子と正孔はそこで再結合を起こし、変換効率は低下します。電子と正孔の再結合は、半導体の表面と裏面でも起こるため、この再結合を抑制する層を形成することもあります。実際の太陽電池では、これらの要因による変換効率の低下を防ぐために様々な措置が取られています。さらなる高効率を得るためには、異なるバンドギャップをもつ複数の太陽電池構造を組み合わせた多接合と呼ばれる構造が必要になります。

太陽電池は「お客様に迷惑をかけない」というタテマエ

では、9電力体制には安定供給上、具体的にどのような欠陥があったでしょうか。少な くとも2つのことを指摘することができます。
1つ目は消費者が主体的に節電に取り組むしくみがなかったことです。 首都圏に住んでいる人は記憶にあるでしょうが、計画停電とはエリアを細かく区切って、 事前に指定された時間帯にそのエリア内への電気の供給を一律に止めるというものでした。

参考:太陽光発電メリット・デメリット

1つ目は消費者が主体的に節電に取り組むしくみがなかったことです。 首都圏に住んでいる人は記憶にあるでしょうが、計画停電とはエリアを細かく区切って、 事前に指定された時間帯にそのエリア内への電気の供給を一律に止めるというものでした。

つまり、それは「強制的・画一的な需要抑制手段」でした。人々の電気に対する切実度はま ったく考慮に入れられず、停電の時間帯が問答無用で指定きれました。
こういった対応を取らざるを得なかった原因を探っていけば、電力会社のそれまでの安 定供給に対する考え方に行き着きます。その考え方とはひと言でいえば「お客様に迷惑を かけない」という信念です。
こう書くと悪いことではないように思えますが、そこに大きな落とし穴がありました。
この信念に基づき、電力会社は「需要家がどれだけ多く電気を使おうとそれを満たすだ けの供給力を十分に持己ことに強い使命感を持っていました。その強い使命感のおかげで、 消費者にとって電気は空気や水と同じように、欲しい時にはいつでも手に入れられるもの になりました。口を開ければ空気が入ってくるように、蛇口をひねれば水が流れてくるよ うに、コンセントにプラグを差し込めば電気製品はいつだって使えました。
ただ、常に「十分な供給力」を持つためには、年間を通じて電気の消費量が最も多くなる 日にも問題なく対応できるだけの発電設備を抱えておく必要があります。それは春や秋な どの不需要期には多くの設備が稼働せずに遊んでいることを意味します。

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