太陽電池について

質問

太陽電池の開放起電力を照度をパラメーターとして測定すると、光の弱いところでは起電力は急速に増加し、光の強いところでは緩やかに増加する事がわかりました。pn接合のダイオードが関係していることはわかったのですが、いまいちよく分かりません。なぜこのようになるかのか原理をおしえてください。
　それと、短絡電流を照度をパラメータとして測定したら直線性を示しました。なぜ直線性を示すのか原理を教えてください。　お願いします。

回答No.1

mmky · ベストアンサー

[なぜこのようになるかのか原理をおしえてください。]
ですね。
太陽電池は、pn接合のダイオードを使っています。光の運動エネルギーは、
P型領域を突き抜けてN型領域で衝突して、電子を発生させその電子はP型領域に飛び込むのですね。光のエネルギーE=PC=hC/λp ですね。太陽の光（可視光線）の波長は400nmから700nm ぐらいまでありますね。
｛光のエネルギーは、430nmでE=ｑVp：約3evぐらいですね。｝
PN接合障壁電位Vf（1.5ev)を飛び越してくるのですね。
飛び越してくる電子の数（または電流の量）は光の波長が分布して
いるのでやはり分布関数になりますね。
I∝e＾q(Vp-Vf)/KT＝I0*e＾qV/KT　なるのですね。
（ダイオードの電流と同じような式になりますね。）
対数をとりましょう。そうすると、起電力V=｛1/（q/KT)ln(I/I0)
になりますね。対数のグラフは電流Iが小さいときに変化が大きく
電流Iが大きいときに小さいですね。
一方、光の量が多いと電流の量も多いということですから
当然、光の強度と出力電流は比例しますね。
ということです。
簡単ですが、
参考程度まで
h/λp =qVp
[P=ｈ/λ　E=PC=hC/λ=eV,
Vp=hC/eλ=6.625*10＾-34*3*10＾8/1.6*10＾-19*430*10＾-9=2.9eV]

回答No.2

mmky

短絡電流を照度をパラメータとして測定したら直線性を示すことの
参考URL
http://um.phys.konan-u.ac.jp/edu/smcnbg.html#太陽電池
参考まで

お礼

とても丁寧な回答ありがとうございました。
役立ちました。