太陽エネルギーで世界を動かすことは可能か？

概要：

太陽エネルギーは強力な電力源です。世界は173,000テラワットの太陽光を受け取っており、これは世界人口が使用する電力の10,000倍以上です。最も一般的な太陽電池は、半導体材料であるシリコンで作られています。太陽電池の役割は、太陽からの光子のエネルギーを電気エネルギーに変換することです。太陽エネルギーは従来の電力源に優れた代替手段ですが、その制限もあります。太陽エネルギーは不均等に分布しており、曇った日や夜には利用可能な太陽光の量が少なくなります。最も効率的な太陽電池でも、利用可能な太陽光の46％しか電気に変換できません。しかし、技術の進歩により、太陽エネルギーは安価でより良くなり、従来の電力源と競合するようになっています。

太陽パネルはどのように太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するのか？
完全に太陽エネルギーに頼ることを妨げているものは何か？
太陽エネルギーは地球上で均等に分布しているのか？
太陽パネルの効率は何％か？
太陽エネルギーで世界を動かすことは可能か？

Q&A:

太陽パネルはどのように太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するのか？

太陽パネルは、最も一般的な太陽エネルギーの源である太陽電池と呼ばれる小さなユニットで構成されています。昼間には、太陽から光子と呼ばれる微小粒子の流れが出ます。これらの光子の1つが十分なエネルギーを持ってシリコン太陽電池に衝突すると、電子を結合から引き離して穴を残します。負の電荷を帯びた電子と正の穴の位置は自由に移動できます。しかし、P-N接合部の電界のため、それらは1方向にしか移動しません。電子はN側に引き寄せられ、穴はP側に引き寄せられます。可動性のある電子は、セルの上部にある薄い金属の指によって収集されます。そこから、外部回路を流れ、電球の電源などの電気作業を行い、背面の導電性アルミシートを通って戻ります。

完全に太陽エネルギーに頼ることを妨げているものは何か？

政治的な要因が影響していることや、現状を維持するためにロビー活動をする企業があることが妨げになっています。しかし、完全に太陽エネルギーに依存することに対する物理的な課題や物流上の課題がより重要な障害です。最も明らかな課題は、太陽エネルギーが地球上で不均等に分布していることです。一部の地域は他の地域よりも日照時間が長く、太陽エネルギーは不安定で、曇った日や夜には利用可能なエネルギーが少なくなります。さらに、完全に太陽エネルギーに依存するには、日照の良い場所から曇った場所に電気を効率的に送る方法と、エネルギーを効果的に貯蔵する方法が必要です。セル自体の効率も課題の1つです。最も効率的な太陽電池でも、利用可能な太陽光の46％しか電気に変換できず、ほとんどの商用システムは現在15％から20％の効率しかありません。