太陽電池(1) [電子デバイス]
太陽電池も半導体で構成されています。大部分は発電効率とコストの兼ね合いからやはりシリコン製のものが使用されています。太陽電池用のシリコンはコストの都合により集積回路用のシリコンよりも純度の低いものが使用されます。 pic.twitter.com/ArKlDRVERI
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
太陽電池は入射してきた光を吸収して生成されたキャリア(電子-ホール)を電流として取り出すことで発電します。光吸収により生成された電子-ホール対はそのままでは取り出す前に再結合してしまうので、pn接合等により電子とホールを分離します。 pic.twitter.com/88FlffTUe0
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
半導体はバンドギャップが狭いほど広い範囲の波長域の光を吸収できます。バンドギャップに対応する波長よりも長い波長の光は吸収されず透過してしまいます。短波長側の光は吸収されると波長によらず一対の電子-ホール対が生成されます。 pic.twitter.com/BG85oU0uIu
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
太陽電池の起電力も材料のバンドギャップで決まります(正確には拡散電位で決まる)。取り出される電力は電流と起電力の積なので、材料の持つバンドギャップで変換の理論限界効率が決まってしまい、1.4-1.5 eVで最大になります。 pic.twitter.com/sNOWoi5KbE
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
光は材料により深さに対して一定の割合で吸収されます。シリコンは間接遷移型半導体であるため光吸収係数が比較的小さく、変換効率を良くするためにはある程度の厚みが必要になります。 pic.twitter.com/9wHq35dJTT
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
画像はPanasonicの太陽電池の新聞広告。光吸収を高めるための工夫として画像のようなピラミッドのような形状が太陽電池表面に実際に形成されます。これは異方性エッチングにより{111}面が露出して凹凸ができることを利用します。 pic.twitter.com/gRM9cZ2rkN
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月9日
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