太陽電池セルにおける逆バイアス印加時の量子効率の測定

質問

薄膜太陽電池の外部量子効率の評価を行っております。

接合内でのキャリア再結合による損失の影響を調べるために
逆バイアスを印加した状態での量子効率の測定を試みています。

一定の逆バイアス（例えば-１V程度）を印加しながらスペクトルを測定したいのですが、この場合光照射時に生ずる起電力は無視して大丈夫なのでしょうか。

つまり、起電力を分をプラスして逆バイアスを印加する必要があるのか、
ということです。
それとも短絡状態で光電流を測定することになるので起電力は生じない、すなわち単に一定の逆バイアスをかけ続ければよいと考えてもいいのでしょうか？

回答No.1

inara1

＞光照射時に生ずる起電力は無視して大丈夫？
起電力というのは、太陽電池セルの端子を開放にしたときや、端子間に抵抗をつないだときに、端子間に発生する電圧ですが、添付図のように、外部から電圧を与えている場合は起電力は発生しません。つまり、起電力を分をプラスして逆バイアスを印加する必要はありません。

太陽電池セルの外部に一定電圧の電源をつなぐというのは、添付図右側のバンド図のV1とV2の段差（フェルミ準位差）を一定にしているのと同じです（V1とV2の段差がV1とV2の電圧差に相当します）。電流計の内部抵抗が大きいとき、光電流が大きくなると、電流計の電圧降下によって、V1の電圧が下がってきますが、V1<V2 には決してなりませんから、逆バイアスという状態は変わりません。しかし、V1とV2の電圧差が大きく変わると、空乏層幅が変わってしまい、正確な評価が難しくなるので、電流計の内部抵抗は極力小さくして、V1とV2の電圧差が光電流の大小によって大きく変化しないようにしたほうがいいと思います。電流計の内部抵抗が１Ωの場合、光電流が100mAなら、V1とV2の電圧差は0.1V下がりますがこれくらいなら問題ないと思います。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
大変わかりやすい内容でクリアになりました。
ありがとうございました。