太陽電池モジュールの原理 その1など、元太陽光発電システムメーカー勤務の、平凡OLの沙良が、省エネ、節電に挑戦!! お小遣いを含め500万円を目指し奮闘します。 太陽光発電のマル秘裏話から、沙良の省エネ奮闘記。

太陽電池モジュールの原理 その1

太陽電池モジュールの原理 その1


太陽電池モジュールの原理は、知っていますか?

「光があたって電気が起きる」

このくらいのレベルならば勉強し直した方がいいでしょう。


詳しくお話しすると、結構長くなると思いますので、少しずつ更新していきます。


まずは、太陽電池モジュールですが、

P型半導体とN型半導体という2種類の半導体を使って電気を起こします。

この半導体とは、電気をよく通す電気伝導体や通さない絶縁体に対して、

それらの中間的な性質を示す物質です。

これに光をあてると、プラスとマイナスの電荷が生じます。

この電荷を分離してやれば、外部回路に電気が取りだせるという事。


以前の「太陽電池とバンドギャップ」というブログを書きましたので、

これから、説明する前に一度、読んで確認してください。


さて、ただし、この半導体に光をあてれば、単純に電気が取り出せるというわけでもなく、

あることを作っておかないといけません。

この、あることとは、pn接合ダイオードです。

半導体にはp型とn型とがあって、この組み合わせを使って電気を作るのです。


では、P型半導体とN型半導体とは、なんでしょうか? わかりますか?


p型半導体とは、電圧がかけられると正孔の移動によって電荷が運ばれる半導体。

価数の少ない元素をドーピングすることで作ります。

シリコン(4価)の結晶にホウ素などの3価の原子を混ぜることでp型となる。


n型半導体とは、電圧がかけられると伝導電子や自由電子、ほとんど

自由な電子とも呼ばれる電子の移動によって電荷が運ばれる半導体。


価数の多い元素をドーピングすることで作ります。

シリコンやゲルマニウム(4価の元素)の結晶に、ヒ素などの5価の原子を混ぜることでn型となる。


このドーピング とは、ドープとも言いますが、結晶の物性を変化させるために

少量の不純物を添加すること。


これで、作っていくわけです。


ちなみに、半導体にドーピングされる不純物のことを、ドーパントといいます。


あと、太陽電池を学ぶときに覚えておいてほしい言葉がもう1つあります。

それは、キャリア。

キャリアとは、半導体中の、電荷の移動の担い手である伝導電子と正孔は合わせてキャリアと

呼ばれます。

これら2種のキャリアに、電圧を加えることで互いに反対方向に移動し、

継続的に流れれば電流となります。

多数キャリアとは、n型半導体中の電子、およびp型半導体中の正孔。
少数キャリアとは、n型半導体中の正孔、およびp型半導体中の電子。


非常に簡単に説明すれば、

この、半導体に光をあてるとプラスとマイナスの電荷のペアができ、pn 接合というしかけをつくると、

プラスとマイナスが分かれて電気を取りだせる。

N型半導体は(-)が集まり、P型半導体は(+)が集まる。

N型とP型の間に電圧が、生まれ、両方の電極に導線をつなげば、

電子(-)がN型からP型に、正孔(+)はP型からN型に流れ、

電気が取り出せるということです。


今回は、簡単に説明を書きましたが次回からもう少し詳しく説明していきます。


pn接合によるバンドの変化

界面でキャリアの拡散

pn接合に順方向電圧を加えたときの変化

順方向特性、順方向電流

逆方向特性、

pn接合に逆方向電圧をかけたときのバンドの変化

光キャリアの生成と、裏面障壁(BSF)構造

パシベーションの再結合速度

などなど

少しずつ更新していきますね。


モジュールの原理その2へ















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