物理電池とは
物理電池とは、化学反応などを行わずに電気エネルギーを得る電池です。光や熱を用いて電気エネルギーを得ます。太陽電池や熱電池、原子力電池などが物理電池にあたります。
電池には大きく物理電池と化学電池に分かれます。化学電池は化学反応を電気エネルギーに変える電池です。化学電池には一次電池、二次電池のほか燃料電池があります。一次電池はアルカリ乾電池やマンガン乾電池、リチウム乾電池などで、二次電池は充電式の電池で、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池などがあります。
物理電池の使用用途
物理電池は、化学プロセスを用いずに半導体のように物理的な電化の移動によって電気エネルギーを出力します。太陽電池がその代表的な物理電池にあたります。
環境問題を解決する一手段として近年太陽光発電が脚光を浴び、政府補助の元産業用や一般住宅用の太陽電池の生産量は急速に増加しています。一般的に太陽電池の設置場所としては、発電の能力を最大限に引き出すため、日射を十分確保できる屋根に置くタイプや陸に置くタイプが大半を占めています。
物理電池の原理
近年物理電池として太陽電池が注目されています。太陽電池は半導体でできており、太陽光を吸収して電気エネルギーに変えます。電池という名前がついていますが、蓄電機能はありません。太陽電池として構成される半導体の原子は太陽光があたると電子と正孔が発生します。
太陽電池はP型半導体とN型半導体を重ね合わせた構造となっており、正孔はP型半導体に、電子はN型半導体にそれぞれ集まります。これにより正孔と電子の間には、乾電池と同じように電圧を発生させます。＋の電極となったP型半導体と、ーの電極となったN型半導体に電線をつなげれば、電気を取り出すことができます。
太陽電池にはいくつか種類があり、大きくシリコン系と化合物系の2種類に分けられます。それぞれ性能や特徴が異なり、産業用や住宅用に広く用いられているのは、シリコン系の単結晶か多結晶の2種類です。化合物系の単結晶は発電効率が高いのですが高価なため、人工衛星などの宇宙用途として多く用いられます。
参考文献
https://www.infuse-net.com/articles/articles004.html
https://jp.sharp/sunvista/support/principle/