半導体デバイス-太陽電池

基本的な太陽電池は、pn接合を形成するn型とp型の半導体で構成されています。上部は拡張されて透明で、通常は太陽にさらされています。これらのダイオードまたはセルは、光にさらされると電圧を生成する例外的なものです。セルは、光エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。

次の図は、 symbol of photovoltaic cell。

太陽電池の働き

太陽電池の構造は、PN接合ダイオードの構造と似ています。光が当たっていないときは、デバイスに電流は流れません。この状態では、セルは電流を生成できません。

かなりの量の光を必要とするセルに適切にバイアスをかけることが不可欠です。光を当てるとすぐに、PN接合ダイオードの顕著な状態が観察されます。その結果、電子は十分なエネルギーを獲得し、親原子から離れます。空乏領域で新しく生成されたこれらの電子正孔対は、接合部を通過します。

この動作では、通常の正イオン濃度のため、電子はN型材料に移動します。同様に、そのネガティブ含有量のために、穴はPタイプの材料に広がります。これにより、Nタイプの材料は即座に負の電荷を帯び、Pの材料は正の電荷を帯びます。次に、PN接合は応答として小さな電圧を供給します。

左の次の図は、特性の1つである、フォトダイオードの逆電流（I _R）と照明（E）の間のグラフを示しています。IRは縦軸で測定され、照明は横軸で測定されます。グラフはゼロ位置を通る直線です。

つまり、I _R = mE

m =グラフの直線の傾き

パラメータ m はダイオードの感度です。

右の図は、フォトダイオードのもう1つの特性である、フォトダイオードの逆電流（I _R）と逆電圧のグラフを示しています。与えられた逆電圧に対して、PN接合の照明が増加するにつれて逆電流が増加することがグラフから明らかです。

これらのセルは通常、光が当たると負荷装置に電力を供給します。より大きな電圧が必要な場合は、これらのセルのアレイを使用して同じものを提供します。このため、太陽電池は、高レベルの光エネルギーが利用できるアプリケーションで使用されます。