太陽電池

そのほか、従来のものとはちがう原理の色素増感型というものも研究がおこなわれている。色素増感太陽電池は、電池中の色素が光によって励起状態となり電子を放出することを利用したもので、その原理は光合成に似ている。色素は、シアン(青緑)、マゼンタ(赤紫)、イエロー(黄)という三原色を利用する。製造においては、シリコン太陽電池のように大掛かりな半導体製造設備が不要で、構造も単純なことから量産化に適している。ただし、現在のところシリコン系のものにくらべて変換効率が低いため、さらなる改良・研究がすすめられている。

太陽電池を利用した太陽光発電システムは、系統連系型と独立型とに二分することができる。系統連系型システムは、電力会社による商用電力系統と連系し、電気の売買をおこなうもので、太陽電池による発電量では不足する場合、電力会社から電気を購入し、逆に発電量に余裕がある場合は電力会社に買いとらせるというものである。現在、普及がすすんでいる住宅用のものや公共用、産業用などで利用されている太陽光発電システムの多くは、この方式である。たとえば、住宅用の場合、屋根などにとりつけた太陽電池アレイで発電された直流電力は、直流を交流に変換するインバーターと保護装置からなるパワーコンディショナーをとおして、通常の家電製品に供給される。そして、発電できない夜間などは電力会社からの電気を利用し、発電量があまったときは電力会社に逆送電するようになっている。ただし、太陽光発電の発電コストは商用電力よりかなり高く、普及にとっての足かせとなっている。

一方の独立型システムは、商用電力系統からは完全に分離・独立したもので、太陽光発電のみで運用されている。そのため、発電量が低下する雨天や曇天、また夜間用に、発電した電気をたくわえる蓄電池が必要となる。古くから、離島や山間部などでは交流電力に変換して利用されてきたが、直流電力のまま、街路灯や道路標識などに利用するものもふえている。

1958年に、アメリカの人工衛星バンガード2号に搭載されたのが本格的な実用化への始まりとなった。日本でも58年(昭和33年)には国産化に成功、翌59年に無人灯台用電源として利用された。しかし、非常に高価なこともあり、利用は宇宙のほかには離島や僻地(へきち)など限定されたものにとどまっていた。やがて、アモルファス型など新型で安価な太陽電池があらわれ、80年代になると電卓や腕時計など身近な利用がすすんだ。

また、1973～74年の第1次オイル・ショック(石油危機)後には、太陽光発電としての利用が注目をあつめ、「サンシャイン計画」という国家的プロジェクトがはじまった。93年(平成5年)からは、それまでは個別に研究・開発がすすめられていた新エネルギー技術や省エネルギー技術、地球環境技術が統合された「ニューサンシャイン計画」となっている。→太陽エネルギーの「太陽光エネルギーの利用」

国際エネルギー機関(IEA)によれば、太陽光発電システムの累積導入量は2005年には、世界全体で3696MW(1メガワット=1000kW)と、1997年当時の10倍以上にまで急成長をとげた。日本では、94年度(平成6年度)からは国が住宅向け補助金制度をはじめたこともあり、国内の太陽光発電の設置規模(累積導入量)は2004年までは113万kWと世界のほぼ半数を1国で占める太陽光発電大国だった。しかし、補助金制度が終了した05年度以降、国内出荷量は減少した。