太陽電池について

質問

こんにちは。
太陽電池の問題です。
太陽光360ｎｍで30ｍｗとすると
1.360ｎｍ光子の密度
２．Ｈ２Ｏ→Ｏ２+４Ｈ＋＋4ｅ-で水は何[ｇ]
と言う問題があります。
１の密度は、太陽電池の大きさがわからなくても密度は出てきますか？
２の考え方を良いので教えてください。
それと、太陽電池と光子について参考になるようなサイトなどがありましたらよろしくお願いします。

回答No.1

LCR707 · ベストアンサー

なんだか質問自体がクイズみたいで悩んでしまいます。

30mWというのが光のエネルギーだとすると、光子１個のエネルギーは
Ep = h・ν = h・c/λ なので、１秒当りの光子の個数 N は
N = P・λ/(h・c)
になります。ただし
P = 30e-3 [J/s]
λ = 360e-9[m]
h = 6.626e-34[J・s]　（プランク定数）
c = 2.998e8[m]　（真空中の光速度）
なので
N = 5.437e16[1/s]
です。この光が太陽電池に照射され、量子効率100%で電子に変換されたとすると、
電子の電気量 e=1.602e-19[C] を掛けて、電流 I は
I = e・N = 8.71e-3[A]
になります。

さて、この電流で水を電気分解するというのなら、話が２番につながります。
（ただし、話がつながると言っても、いろいろ無理があります。量子効率100%なんて現実にはありえないこと。太陽電池の出力電圧0.5Vで水の電気分解をするのは、ちょっと無理なこと。それに、波長360nmの光って紫外線ですよ。なんでこんな波長なんだろう？。まあ単なる計算問題と見なして、話を続けます）

2H2O → 02 + 4H+ + 4e- (質問文では、最初の2が抜けています)
より、電子２個に水分子１個が対応します。水分子１モルの質量は 18g なので、電気分解される水の質量は、１秒あたり
W = 18[g/mol] ×N[1/s] / 6.02e23[1/mol] / 2
　= 8.128e-7 [g/s]
になります。

いっぱい計算したけど、こんな回答で良かったのだろうか。自信無し。

お礼

量子効率100%は、0.1％でした！
わかりにくい問題を解いてくださいって
ありがとうございます。
LCR707さんがといてくださったのを参考にいろいろと
やってみましたが、答えが同じになりました！！
本当にありがとうございました、