資料紹介

太陽電池の発電効率に最適のバンドギャップがある理由を述べよ.
水素を燃料とする燃料電池の効率を算出して,水素の燃焼熱によるガスタービン発電(カルノーサイクルの熱効率,600 °Cと 30 °C)の場合と比較して述べよ.

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新エネルギー材料特論

レポート 5 課題

1. 太陽電池の発電効率に最適のバンドギャップがある理由を述べよ.
回答 題意の発電効率とは，太陽電池の性能指数としての光から電気への変換効率だと解釈する．式で
表せば次のように表される．
変換効率 ( d ) =

素子出力
素子表面への入射光量

(1)

変換効率を決めている要素としては数多くのものがあり，その中には使用する半導体材料の種類に
よって物性的に決まってしまうものと，構造設計や製造方法によって操作できるものがある．操作
可能な要素の中には，一方を改善すると他方が悪くなるというものも含まれている．
半導体材料では，バンドギャップ Eg 以上のエネルギーをもつ光子だけが吸収されるので，Eg より
低いエネルギーの光子は透過して損失となる．シリコンの場合についていえば， Eg が 1.14 eV で
あるから，それより低いエネルギーの光子，波長域でいえば 1.12 + m 以上の領域の光は吸収されな
いことになり，地上太陽光では約 1/ 4 が吸収時の損失となる．

また，吸収された光子のもつエネルギー hi は Eg より大き...

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