ソーラーパネルを作るために使用される化学物質は何ですか？

地球温暖化などの環境問題の意識と懸念の向上により、再生可能なエネルギー形態の研究がますます重要になっています。米国エネルギー情報局（EIA）によると、太陽エネルギー技術は毎年米国で消費されているエネルギーのほんの一部しか生産していません。しかし、太陽エネルギーはゆっくりと人気を博しています。太陽エネルギー技術の2つの主要な形態は、太陽熱エネルギー（STE）と太陽光発電（PV）エネルギーです。特に、PVエネルギーは、何らかの形の半導体材料を介して、太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変えます。 2010年の時点で、ほとんどのPVソーラーパネルは、半導体材料としてほんの一握りの化学物質の1つを使用しています。

1. シリコン

   • EIAによると、最も一般的な化学元素の1つであるシリコン（SI）は、「最も初期の太陽光発電（PV）デバイスを作るために使用されていました」。ただし、2010年の時点で、シリコンは依然としてソーラーパネルで使用される最も一般的な半導体材料です。シリコンPV材料の最も効率的で高価な形態であるシングルクリスタルシリコンは、高純度の溶融シリコンから形成され、結晶「種子」から成長します。効率が低いが安価な多結晶シリコンは、さまざまな方法で作成できます。電卓で一般的に使用されるアモルファスシリコンは、PVデバイスで使用する場合、結晶性シリコンよりも安定していないため、非結晶性であり、したがって安定性が低くなります。ただし、多結晶シリコンと同様に、アモルファスシリコンは製造にかかりません。

   ガリウムアルセニド

   • ガリウムアルセニド（GAAS）は、ガリウムとヒ素で構成された化合物です。この化合物は、太陽エネルギーを含む多くのハイテク用途向けに最近開発されました。 PVパネルの単結晶フィルムとして、アルセニドガリウムは非常に効率的です。シリコン細胞のような厚い分数のみである超薄細胞は、それらの同じシリコン細胞と同じ量のエネルギーを吸収できます。さらに、アルセニドガリウムは、ほとんどの半導体材料よりもはるかに耐久性があり、放射線分解はほとんどありません。この化学物質をソーラーパネルで使用することの主要な後退は、ガリウムのコストです。 EIAによれば、製錬プロセスのこの副産物は、「金よりもまれです。」

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   多結晶薄膜

   • 多結晶薄膜は、シリコンよりもはるかに吸収性のPV材料でもあります。このフィルムは、通常、銅インジウムジスレニド（Cuinse2）またはTelluride Cadmium（CDTE）のいずれかで作られています。バンドギャップを増加させるために、少量のガリウムが銅インジウムジスレニドフィルムに追加されることがありますが、テルライドのバンドギャップは太陽エネルギーの吸収にほぼ完璧です。両方の種類のパネルに時々追加される他の化学物質には、硫化カドミウム（CD）と亜鉛（ZN）が含まれます。多結晶薄膜は、ほとんどが研究段階にあります。しかし、デラウェア大学のエネルギー変換研究所によると、多結晶薄膜は「太陽光発電エネルギー変換の大規模な適用の最も有望な候補者のように見えます。」

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