半導体25【電験3種 理論】太陽電池の起電力（正孔はp形側・電子はn形側へ）を判別する！平成20年度 A問題11 完全解説

今回は平成20年度 理論科目 A問題11を解説します。太陽電池に光を照射したときに生成されるキャリヤの移動と、電極間に生じる現象を問う穴埋め問題です。

太陽電池はpn接合を利用した素子です。光で電子-正孔対が生成され、接合部の電界で正孔はp形側、電子はn形側へ移動して、電極間に起電力（光起電力）が生じます。

出題のポイント

平成20年度 理論科目 A問題11：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電子理論（半導体等）】 平成20年度 A問題11

　次の文章は、太陽電池に関する記述である。

　太陽電池は、pn接合を利用した半導体素子である。半導体に太陽光を照射すると、pn接合付近で電子と正孔が対になって生成される。接合部にできる電界の働きにより、(ア)はp形半導体の側へ、(イ)はn形半導体の側へ移動する。その結果、p形側の電極とn形側の電極との間に(ウ)が発生する。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)
(1)	電子	正孔	起磁力
(2)	正孔	電子	起電力
(3)	電子	正孔	空間電荷層
(4)	正孔	電子	起磁力
(5)	電子	正孔	起電力

ポイント解説：正孔はp形側・電子はn形側へ移動→起電力（(2)）

太陽電池に光を当てると、半導体内で電子と正孔が対（電子-正孔対）になって生成される。pn接合部にできる内蔵電界により、正の電荷である正孔はp形半導体の側へ（(ア)＝正孔）、負の電荷である電子はn形半導体の側へ（(イ)＝電子）引き寄せられる。

その結果、p形側が正・n形側が負となる電位差ができ、電極間に起電力（光起電力）が発生する（(ウ)＝起電力）。これが太陽電池の発電原理。よって(ア)正孔・(イ)電子・(ウ)起電力の(2)。起磁力は磁気回路の量、空間電荷層は空乏層のことで、ここでは不適。

問題の解説

STEP1　(ア)(イ) キャリヤの移動

光で生成した電子-正孔対のうち、正孔はp形側、電子はn形側へ移動する。(ア)＝正孔、(イ)＝電子。

STEP2　(ウ) 生じる現象

電荷が分かれて電位差ができ、電極間に起電力（光起電力）が生じる。(ウ)＝起電力。

STEP3　結論

(ア)正孔・(イ)電子・(ウ)起電力の(2)。

答え：(2)

まとめ

(ア)	正孔（p形側へ）
(イ)	電子（n形側へ）
(ウ)	起電力（光起電力）
答え	(2)

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