太陽光発電について

質問

太陽光接合部にあたると、p形半導体に正孔が移動するらしいのですが、
なぜそちらに移動するのが電子ではないのでしょうか？
p形半導体って3価のホウ素とかを入れて電子が不足（？）してる状態ですよね？
そこに接合部からやってきた正孔を受け入れる余地というか
自然に考えたら足りない電子が引き付けられるような気がしてしまうのですが。。

回答No.1

eatern27 · ベストアンサー

p型半導体とn型半導体を接合すると、
p型半導体内の正孔はn型半導体側に拡散していきます。n型半導体内の電子ならその逆です。
正孔が拡散してきたn型半導体は正に、電子が拡散してきたp型半導体は負に帯電していくため、p,n型半導体の接合部近傍にはn型→p型の向きに電場が生じています。

光を当てて接合部に正孔と電子を生成すると、この電場から力を受けて正孔はp型半導体に、電子はn型半導体側に移動していきます。

あるいはp型半導体内の不純物(これは正孔を提供した結果負の電荷を帯びている)から引力を受けるせいで、接合部の正孔がp型半導体側に移動するという風に考えても本質的には同じ話です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
なるほど、
＞n型→p型の向きに電場が生じています。
そういうことでしたか、納得できました。
参考になりました。ありがとうございます。

回答No.2

inara1

太陽電池はpn接合になっていますが、p型は電子が少なく、n型は電子が過剰になっています。電子が多いほう（n型）は電気的にマイナスで、少ないほう（p型）が電気的にプラスになっています。そのため、太陽電池内部は電圧がかかった状態になっています（これを内蔵電位といいます）。ここ（http://kccn.konan-u.ac.jp/physics/semiconductor/diagram/a09.html）の図の左側がn型、右側がp型半導体で、その間で傾斜しているところが電圧がかかったところです（図の上下方向が電圧になります）。左側は電子（青い丸）が過剰ですが、この傾斜があるため右側には行けません。右側は正孔（白丸）が過剰ですが、この傾斜があるため左側に行けません（正孔は水中の泡だと考えてください）。これが光が当たっていないときの太陽電池の内部の状態です。

太陽電池に光が当たったときの状態はここ（http://kccn.konan-u.ac.jp/physics/semiconductor/diagram/a14.html）です。右側の「光の強度」と書かれたところの上にある青い長方形（スライダ）をマウスでクリックしながら上に引き上げてみてください。光強度が大きくなったときの太陽電池内部の電子や正孔の動きが見られます。光が当たると電子と正孔の対ができますが、上で述べたように、pn接合界面付近に傾斜があるため、電子は左側に、正孔は右側にしか行けません。

これは太陽電池の出力端子を短絡させた状態での電子と正孔の動きですが、もし、出力端子を開放にした場合、電子と正孔は行き場がなくなって、それぞれn型とp型の領域にたまってきます。そうするとn型領域は全体に上に上がって、ｐ型領域は全体に下に下がります。そうすると、界面付近の傾斜が小さくなり、電子は右側に、正孔は左側に行けるようになります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
そのサイトは凄いですね。見てイメージできるので参考になりました。
ありがとうございます。