太陽電池パネルは電気的に不安定で崩壊しませんか？

質問

太陽電池の簡単な説明を聞いたのですが、
電気的に不安定な化合物に見えるのですが、
どこかから電子を奪ったりして
もう少し安定的な物質へ変化しないのでしょうか？

また、電子が1つ多いもの、少ない物を貼り合わせていると思いますが、
なぜ、化学反応することなく、この不安定そうに見える状態を維持できるのですか？

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

> 電子が1つ多いもの、少ない物を貼り合わせていると思いますが、
> なぜ、化学反応することなく、この不安定そうに見える状態を維持できるのですか？

そんなことをいうと，イオン結晶なんてとんでもないことになりそうですが．

電子が余っているとかには誤解があります．
ふつうはSiで作るので，Siで考えましょう．
Siは原子価が4で，ダイアモンドと同じ原子配列で結晶になります．
この結晶中のSiのごく一部を，たとえばPと置換します．
Pは5価なので，1価分電子が「余ります」．この電子は，結晶の中に飛び出していって，自由に動き回れるようになります．当然，P原子の部分は，+1のイオンになって，結晶の一部として組み込まれるわけです．これがn型．
少ないというのはこの逆で，Bと置換すると，不足分の電子を結晶の中のどこかから持ってきて，B-となって組み込まれます．電子の抜け穴が，正孔という仮想粒子として結晶内を動き回るわけです．これはp型．
ということで，n型もp型も，電気的には全体として中性です．別に電気的に不安定な状態にあるわけではありません．

動き回ることのできる電子と正孔は，2種類の半導体を貼り合わせると，境界面付近で「反応」します．ただ，これは本質的には電子の抜け穴に電子がはまるだけということに注意．
ただこうなると，n型のところは電子が不足して正帯電し，p型の方は電子が余って負帯電します．なので，n型は電子を引きつけようとする性格が強くなり，その結果次の電子が供給されにくくなり （p型はその逆），この反応は続きません．

お礼

とても分かり易い説明ありがとうございます。
何だか、もやもやしていたことがすっきりしました。
特に、電気的に中性であるというのが、あ！言われてみればそうだと気付かされました。

回答No.1

shintaro-2

>もう少し安定的な物質へ変化しないのでしょうか？

平気です。

簡単に言うと、

　Si等の物質に光（エネルギー）が当たって、
　安定な状態から不安定な状態になり、
　不安定な状態の電子が電流として外に取り出され

　最終的にまた太陽電池に帰るので問題ありません。

お礼

回答いただきありがとうございます。
例えば、光が当たっていない状態の、N型半導体では電子が余っているように見えるのですが、
これが、P型半導体にくっつけたとき化学反応を起こし、電子の過不足が解消されて、安定な化合物に変化することはないのでしょうか？