LEDの光起電力について

質問

LEDの光起電力について

LEDに光を当てると太陽電池と同じように発電が出来ますが、その際の起電力がどれほどの値になるのかよく分かりません。
LEDの色によって光起電力は違うので、使用されている半導体のバンドギャップの大きさが関係していると考えられますが、バンドギャップエネルギーがそのまま出力電圧になるのですか？
自分でも調べてみましたが、調べ方が良くないのかバンドギャップと光起電力の関係がよく分かりませんでした。
具体的に考えて、例えば太陽光を赤外線LEDに当てたとき、1つ当たりどれほどの出力が得られるのでしょうか。

色々と質問してしまっていますが、どうぞよろしくお願いします。

回答No.1

semikuma · ベストアンサー

LEDも太陽電池も、PN接合の空乏層内での光電変換作用を利用するという意味では同じですが、LEDでは発光効率向上のため、クラッド層(キャリア閉じ込め層)がある点で決定的に違います。
太陽電池では、例えばP層の空乏層内で発生した電子がコロコロと転がってN層に落ちるときの電位差と、電子の数(光電流)との積が起電力となります。
即ち出力電圧は、P層とN層のフェルミレペル差となりますが、少なくとも一方は、空乏層を広げるためにアンドープとなっているはずなので、実際の出力電圧はバンドギャップの半分程度というところでしょう。

一方LEDは、活性層で発生したキャリアはクラッド層があるためほとんど外に出ることはできず、クラッド層で発生したキャリアが主体となると思います。
それも、P型クラッド層で発生した電子は活性層を飛び越えてN型クラッド層へ達しなければならないので、効率はものすごく悪そうですね。
電圧としては、太陽電池と同様、クラッド層のバンドギャップの約半分といったところでしょう。

お礼

回答ありがとうございました。
LEDが太陽電池に比べて効率が悪いことは、そもそも用途が違うことから想像していましたがそのような理由があったのですね。しかし、太陽電池やLEDを太陽電池として代用した際の出力電圧がバンドギャップ値の半分程度になると言うことは知りませんでした。その理由について興味が沸いてきたので、今回の回答を足掛かりにしてもっと調べていきたいと思います。