電験3種過去問【2019年理論 問11】

【電子回路】太陽電池に関する知識《空所問題》

 太陽光のエネルギーを電気エネルギーに直接変換するものとして、半導体を用いた太陽電池がある。p形半導体とn形半導体によるpn接合を用いているため、構造としては【(ア)】と同じである。太陽電池に太陽光を照射すると、半導体の中で負の電気をもつ電子と正の電気をもつ【(イ)】が対になって生成され、電子はn形半導体の側に、【(イ)】はp形半導体の側に、それぞれ引き寄せられる。その結果、p形半導体に付けられた電極がプラス極、n形半導体につけられた電極がマイナス極となるように起電力が生じる。両電極間に負荷抵抗を接続すると太陽電池から取り出された電力が負荷抵抗で消費される。その結果、負荷抵抗を接続する前に比べて太陽電池の温度は【(ウ)】。

 上記の記述中の空白個所(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) ダイオード 正孔 低くなる
(2) ダイオード 正孔 高くなる
(3) トランジスタ 陽イオン 低くなる
(4) トランジスタ 正孔 高くなる
(5) トランジスタ 陽イオン 高くなる
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解答

(1)

解説

太陽電池はpn接合を用いており、ダイオードや発光ダイオードと同じ構造。

太陽電池のpn接合面に太陽光を照射すると、電子と正孔が対となり生成される。これらはpn接合部の拡散電位の影響により、電子はn側へ、正孔はp側へ移動し、起電力となる。

無負荷状態の太陽電池は飽和電圧以上のエネルギーは熱となって放出される。このため負荷抵抗を接続すれば太陽電池の温度は下がる。(下がった温度分のエネルギーは負荷抵抗で消費されていると考えることができる。)