6 感想（1）インターネットは役に立った。ただし、役に立つのはどこまでがすでに分かっているかが分かることだと思う。はじめに感心がわいた、「鏡の像の左右が逆になるのに、上下が逆にならないのはなぜか」ということはインターネットを見ればすぐ分かった。資料を見れば分かることを研究するのはやめて、鏡の像が逆転することそのものを実験して研究することにした。
また、どういう本が参考になるかもインターネットで分かった。
（2）鏡の像を徹底的に解明した本（鏡の中のミステリー：高野陽太郎著、岩波書店）も参考になった。この本は、左右、上下の逆が人間の習慣や感覚の影響を複雑に受けていることを教えてくれた。
図―2（3）そこで、実験を始めるときにx、y、z軸の3方向と正と逆を決めることにした。実験の途中や実験結果を考察するときに、考えが混乱しないですんだと思う。

〈鈴木賞〉

4 人工の光に対する太陽電池の性能

図―1
性能を調べるために、次の5つの実験を行った。
1 研究の動機
去年行った 色々な電池の性能 という研究で （測定は写真1のように、家の廊下で実験の光源以外の光が入り込まないように行った。
）
太陽電池に興味を持ったので、今年もう少し詳しく調べてみようと思った。
計算機や時計などには太陽電池が使われているが、それらは蛍光灯のあかりだけでも作動する。
蛍光灯は太陽の光と比べるとずぶん弱いように思えるが、太陽電池は室内のどんな光源に対してどのくらい反応するのか調べてみた。

図―3

表―2

2 太陽電池の原理
太陽電池はシリコンという物質でできたＰ型半導体とＮ型半導体という材料を組みあわせてできている。
（図1）

図1 太陽電池の原理
太陽電池に光があたると、光エネルギーによってそれぞれの半導体にプラスの電気（正孔）とマイナスの電気（電子）が生じ、プラスの電気はＮ型半導体へ、マイナスの電気はＰ型半導体へと移動して電気の偏りが生じ、マイナスの電極とプラスの電極との間に電圧が発生する。
これが太陽電池の原理であるが、このことから考えると、光エネルギーを発するものなら太陽の光以外にも様々な光源で発電できることが予想される。

写真1（1）太陽電池の基本的な性能調査
光源の白熱電球からの距離によって太陽電池の発生電圧はどうなるかを調べる。そのとき太陽電池の光を受ける面の面積や角度を変化させると発生電圧はどうなるかも調べる。
（2）色つきの光に対する太陽電池の性能調査
白熱電球の光を色のついた半透明のアクリル板に通して、光に色をつけたときの太陽電池の発生電圧を測る。
（3）様々な光源に対する太陽電池の性能調査
白熱電球の他にも表1に示すような光源を用いて、いろいろな種類の人工の光に対する太陽電池の反応を調べる。

3 実験のあらまし
蛍光灯などの 人工の光 に対する太陽電池の─ 52 ─

─ 53 ─

表1

（4）環境の変化に対する太陽電池の性能調査
太陽電池を使う時に周りの環境が変化すると太陽電池はどう反応するかを調べる。環境として温度（高温、低温）、電波、磁気を考えた。
（5）太陽光に対する太陽電池の性能調査
実験（1）〜（4）と比較するために、太陽の光に対する太陽電池の性能を調べる。

度、20度、40度、90度に変える。
（角度0度とは、床に対して垂直を表し、角度90度とは水平を表す。
）〈実験結果〉
結果を図３に示す。太陽電池パネルの角度と発生電圧の関係は、0、20、40度のときほぼ同じで90度で少し低い。これは角度が大きくなると光があたる面積が減るためだと思う。

4 実験方法と結果【実験1】太陽電池の基本的な性能調査（1）光源からの距離と発生電圧の関係
光源には白熱電球を使い、太陽電池パネルの角度は垂直にする。暗室の中で、光源と太陽電池との距離を10 cmづつ離して行き、そのときの発生電圧の変化を調べる。（同じ実験を３回行う。
）〈実験結果〉
結果を図２に示す。距離が増えるにつれて発生電圧が下がると予想したが、最初の方（距離30cm、80cm付近）で、発生電圧が大きくなった。これは、壁にあたって跳ね返った光が、この距離のところに集まっているのではないかと思っている。その点を除けば、距離が光源から離れるにつれて発生電圧は徐々に低くなっていく。

図3 角度と発生電圧の関係
この実験でも距離が10cm、60cm、260cm付近で発生電圧の跳ね上がりが起こっている。完全に予想どおりではなかったが、大体、角度が大きくなると発生電圧が小さくなる。
（3）パネルの面積と発生電圧の関係
太陽電池パネル面にカバーをかぶせてパネルの面積を変えて発生電圧を測る。

跳ね上がる位置（距離）がいくつかあった。この傾向は今回の実験すべてに見られるので、今後はこの現象が起こらなないように実験装置の工夫が必要かもしれない。
）

る。光源との距離を10cmづつ離して、発生電圧を測定する。
〈実験結果〉
結果を図６に示す。

【実験２】色つきの光に対する太陽電池の反応

写真2
白熱電球の光を、写真２に示す色つきのアクリル板（色フィルタ）を通すことで、光に色をつける。色フィルタは、太陽電池をすっぽりおおうためのフィルタ固定具の窓に取り付けて使用する。この状態で、光源との距離を10cmづつ離し、太陽電池の発生電圧を測っていく。

〈実験結果〉
結果を図５に示す。
光の色のちがいによる太陽電池の感度のちがいを調べるつもりでこの実験を行ったが、色による発生電圧の差はそれほど大きくなかった。

〈実験結果〉

図6 様々な光源に対する発生電圧
光源のちがいによる太陽電池の発生電圧のちがいは、懐中電灯が小さくLED光源が大きいと予想していたが、実際は逆であった。赤外線（テレビのリモコン）でも発電が可能であることがわかった。光源に加える電源の交流と直流の差による発生電圧の差は無かった。
【実感４】環境の変化に対する太陽電池の反応
周囲の環境の変化として、太陽電池パネルの周りの温度を変えた場合（高温と低温）、電波を近づけた場合を考え、それぞれの場合における発生電圧の変化を調べる。写真２で示したフィルタ固定具に透明のフィルタをつけたもので太陽電池パネルをおおい、内部の環境を変化させる。温度はドライヤーとコールドスプレーで調整し、電波を近づける実験では、携帯電話を用いる。
〈実験結果〉

図5 光の色と発生電圧の関係わずかだが、クリアや蛍光イエローなどの比較的薄い色の発生電圧が高く、スモークやグリーンなどの濃い色の発生電圧が低くなった。

図2 光源からの距離と発生電圧（2）パネル面の角度を変えたときの反応
光源に白熱電球を使い、太陽電池パネルの角度を変えた場合の変化を見る。光源と太陽電池との距離を10cmづつ離しながら太陽電池の発生電圧を測るとき、太陽電池パネル面の角度を０

図4 パネル面積と発生電圧の関係
結果を図４に示す。パネルの面積が小さくなるにつれて発生電圧も低くなるという予想どおりの結果になった。
（この測定でも、発生電圧が─ 54 ─

【実験３】様々な光源に対する太陽電池の反応
表１に示した７種類の光源を変えて、それぞれの場合について太陽電池の発生電圧を測定す─ 55 ─

表2 周囲の環境変化に対する反応

（4）環境の変化に対する太陽電池の性能調査
太陽電池を使う時に周りの環境が変化すると太陽電池はどう反応するかを調べる。環境として温度（高温、低温）、電波、磁気を考えた。
（5）太陽光に対する太陽電池の性能調査
実験（1）〜（4）と比較するために、太陽の光に対する太陽電池の性能を調べる。

度、20度、40度、90度に変える。
（角度0度とは、床に対して垂直を表し、角度90度とは水平を表す。
）〈実験結果〉
結果を図３に示す。太陽電池パネルの角度と発生電圧の関係は、0、20、40度のときほぼ同じで90度で少し低い。これは角度が大きくなると光があたる面積が減るためだと思う。

4 実験方法と結果【実験1】太陽電池の基本的な性能調査（1）光源からの距離と発生電圧の関係
光源には白熱電球を使い、太陽電池パネルの角度は垂直にする。暗室の中で、光源と太陽電池との距離を10 cmづつ離して行き、そのときの発生電圧の変化を調べる。（同じ実験を３回行う。
）〈実験結果〉
結果を図２に示す。距離が増えるにつれて発生電圧が下がると予想したが、最初の方（距離30cm、80cm付近）で、発生電圧が大きくなった。これは、壁にあたって跳ね返った光が、この距離のところに集まっているのではないかと思っている。その点を除けば、距離が光源から離れるにつれて発生電圧は徐々に低くなっていく。

図3 角度と発生電圧の関係
この実験でも距離が10cm、60cm、260cm付近で発生電圧の跳ね上がりが起こっている。完全に予想どおりではなかったが、大体、角度が大きくなると発生電圧が小さくなる。
（3）パネルの面積と発生電圧の関係
太陽電池パネル面にカバーをかぶせてパネルの面積を変えて発生電圧を測る。

跳ね上がる位置（距離）がいくつかあった。この傾向は今回の実験すべてに見られるので、今後はこの現象が起こらなないように実験装置の工夫が必要かもしれない。
）

る。光源との距離を10cmづつ離して、発生電圧を測定する。
〈実験結果〉
結果を図６に示す。

【実験２】色つきの光に対する太陽電池の反応

写真2
白熱電球の光を、写真２に示す色つきのアクリル板（色フィルタ）を通すことで、光に色をつける。色フィルタは、太陽電池をすっぽりおおうためのフィルタ固定具の窓に取り付けて使用する。この状態で、光源との距離を10cmづつ離し、太陽電池の発生電圧を測っていく。

〈実験結果〉
結果を図５に示す。
光の色のちがいによる太陽電池の感度のちがいを調べるつもりでこの実験を行ったが、色による発生電圧の差はそれほど大きくなかった。

〈実験結果〉

図6 様々な光源に対する発生電圧
光源のちがいによる太陽電池の発生電圧のちがいは、懐中電灯が小さくLED光源が大きいと予想していたが、実際は逆であった。赤外線（テレビのリモコン）でも発電が可能であることがわかった。光源に加える電源の交流と直流の差による発生電圧の差は無かった。
【実感４】環境の変化に対する太陽電池の反応
周囲の環境の変化として、太陽電池パネルの周りの温度を変えた場合（高温と低温）、電波を近づけた場合を考え、それぞれの場合における発生電圧の変化を調べる。写真２で示したフィルタ固定具に透明のフィルタをつけたもので太陽電池パネルをおおい、内部の環境を変化させる。温度はドライヤーとコールドスプレーで調整し、電波を近づける実験では、携帯電話を用いる。
〈実験結果〉

図5 光の色と発生電圧の関係わずかだが、クリアや蛍光イエローなどの比較的薄い色の発生電圧が高く、スモークやグリーンなどの濃い色の発生電圧が低くなった。

図2 光源からの距離と発生電圧（2）パネル面の角度を変えたときの反応
光源に白熱電球を使い、太陽電池パネルの角度を変えた場合の変化を見る。光源と太陽電池との距離を10cmづつ離しながら太陽電池の発生電圧を測るとき、太陽電池パネル面の角度を０

図4 パネル面積と発生電圧の関係結果を図４に示す。パネルの面積が小さくなるにつれて発生電圧も低くなるという予想どおりの結果になった。
（この測定でも、発生電圧が─ 54 ─

【実験３】様々な光源に対する太陽電池の反応
表１に示した７種類の光源を変えて、それぞれの場合について太陽電池の発生電圧を測定す─ 55 ─

表2 周囲の環境変化に対する反応

表２に結果を示すが、周りの温度を変化させたときだけが発生電圧を変化させることが分かった。すなわち、太陽電池パネルの周囲が高温になるほど発生電圧は下がり、反対に低温になるほど発生電圧は上がる。磁石や電波でも何か変化が起こると思っていたが、予想とは反対だった。
【実験５】：太陽光に対する太陽電池の反応
これまでの実験と比較するために、屋外の太陽光に対する太陽電池の発生電圧を測る。
〈実験結果〉
表３に結果を示す。
発生電圧は、人工の光に太陽電池を近づけた場合とあまり変わらないことが分かった。

ることができた。
① 太陽電池の発電量はパネルにあたる光の面積によって変化する。
② 太陽電池の発電量はパネルにあたる光の色によって変化する。
③ 太陽電池の発電量は周囲の温度によって変化する。

6 参考文献など（1）新・太陽電池の話（著者：桑野幸徳／発光所：講談社）（2）http://www.enenavi.com/kouza/neo.html＃dme

表3 太陽光に対する発生電圧5

考察とまとめどの実験でも、光源から離れると発生電圧が下がるという傾向は同じだった。
しかし結果でも述べたように、発生電圧が急に上昇するところがいくつかあったので、なぜこのようなことが起こり、どうしたら防ぐことができるかを、今後調べてみたい。
また色フィルターの実験では、わずかながらグリーンやスモークなどの濃い色の場合の発電量が小さかったが、それは太陽電池の濃い色に対する感度が低いためではないかと思う。
さらに太陽電池が赤外線にも反応したのは、赤外線は人間の目には見えないが、しっかり発光している「光」が確かに存在しているので、それを太陽電池が感知したからだと思う。
そして今回の実験の動機で述べた 疑問 に対する答えは、太陽電池は、感度の差こそあれ家庭内で使われるほぼすべての光源に対して反応し、発電することができるということである。
また、今回の実験を通して次のようなことも知─ 56 ─〈鈴木賞〉

5 燃える紙・燃えにくい紙

その条件とは？
静岡市立東中学校
１年

1 研究の動機
昨年は紙と水分との関係について調べたが、今年は紙と燃焼について調べた。以前キャンプに行ったときに先生が「新聞紙は燃えやすいので焚きつけ用に持ってくるように」と言っていたが、なぜ新聞紙は燃えやすいのか、燃えにくい紙と燃えやすい紙の違いは何なのか疑問に思ったからだ。

高瀬和也

身の回りにあるもので、図１と図２のような実験装置を作った。

4 実験方法
（1）実験装置
実験装置は図１と図２の２種類。
図１の燃焼実験Ⅰ―紙を金網の上に置く。
図２の燃焼実験Ⅱ―クリップで上からつるす。

2 研究の目的（1）紙の種類・厚さ・重さ・灰分などの違いで紙の燃え方は変わるのか。
（2）紙の燃やし方（火のつけ方）によって燃え方は変わるのか。
（3）（1）と（2）の結果をもとに新聞紙が焚きつけに適している理由を考える。
3 調査の方法
紙の燃えやすさを調べるにはどうしたらよいのかを探した。
（1）富士工業技術センターに電話で聞いた。
返事は「調べる装置は残念ながらありません」
だった。
（2）インターネットで調べた。
紙の燃えやすさを調べる方法は載っていなかった。燃えにくい紙（タバコの巻紙・壁紙など）についての紹介が３件載っていた。
（3）図書館で調べた。
「紙の燃焼」で検索したら０冊。
「燃焼・燃える」と範囲を広げて検索したら８冊見つかった。借りてきて読み、物が燃える仕組みが理解できた。
（4）以前製紙工場に勤めていた祖父に聞いた。
祖父は「紙の燃えやすさを調べる試験法は日本にもアメリカにもない。しかしアメリカには燃えにくく加工した紙の耐炎性（燃えにくさ）を調べる『TAPPI461』という試験法がある」と教えてくれた。
（5）「燃えやすさ」の反対は「燃えにくさ」だ。
そこで『TAPPI461』という試験法をヒントに（2）実験試料
普段使っている身の回りにある紙から21種類を選んだ。選んだ理由は下記の内容である。
Ａ 広告などのコート紙―白い土を加えたり紙の面に塗ったりしてある紙。薄いものか─ 57 ─