導体と絶縁体と半導体

2013年8月21日 (カテゴリ: ●太陽電池パネルについて)

導体と絶縁体と半導体

太陽光パネルがなぜ電力を発生させるのか。前回の記事で発電とは電子の流れを作ることだと説明をさせて頂きました。ではなぜ太陽光によって電子の流れができるのか。これを理解するためには導体と絶縁体と半導体の違いについてイメージをしておくことが必要となります。

電気を通さない物質は存在しない

導体、半導体、絶縁体をものすごく単純に分類すると

導体電流が流れるもの⇒金属など
絶縁体電流が流れないもの⇒ゴムなど
半導体導体と半導体の中間的な存在⇒シリコンなど

とされています。しかし、電流というのは電子の流れなのでどんな物質でも極端に高い電圧をかければ全く電子が流れないことはありません。大雑把に言うと

導体は半導体の１００億倍、電流が流れやすい
半導体は絶縁体の１００億倍、電流が流れやすい

ということになります。当然、導体は絶縁体と比較すると 100,000,000,000,000,000,000倍（１垓倍）電流が流れやすいということになります。これは無駄な比較なので忘れて下さい（笑）

中途半端な存在である半導体の役割

電流を流すのか流さないのか、中途半端な存在の半導体ですがその中途半端さが非常に役に立ちます。電圧によって電流が流れたり、流れなかったりするということは電圧によって電流の流れをコントロールできることになります。この性質を上手く利用して作られているのが半導体回路。５Vの電圧のオンオフをすることにより人類は様々な機器の制御を超高速で行うことが出来るようになりました。半導体と言えば代表的なのはもちろんシリコン（Si)。単結晶、多結晶および薄膜の太陽電池に使われています。このシリコンは地表で２番めに多い元素なので資源がほぼ無尽蔵にあるというのがありがたいところ。石や砂の成分のほとんどはシリコンで出来ています。余談ですがゴムやオイル、樹脂や豊胸手術で使われる物質もシリコンと呼ばれますがあちらは正式名称はシリコーン。シリコンと酸素が連鎖的に結びついた構造をしているので基本的には絶縁体となります。