光起電力効果とは?
こうきでんりょくこうか
「効果」の用語まとめを見る光起電力効果とは、光(電磁波)が半導体などの物質に当たることで電圧が生じ、電流が流れる現象のことです。
光起電力効果(photovoltaic effect)とは、光(電磁波)が物質に照射されたとき、内部に電圧(起電力)が生じて電流が流れる現象です。1839年にエドモン・ベクレルが発見し、現代の太陽電池(ソーラーパネル)の動作原理となっています。
光起電力効果の仕組みは主に半導体のpn接合に基づいています。太陽光などの光が半導体に当たると、光子のエネルギーが電子に吸収されて電子-正孔ペアが生成されます。pn接合が持つ内部電場がこれらを引き離し、電子はn側へ・正孔はp側へと移動して電位差(起電力)が生じます。外部回路につなぐと電流が流れ、電力として取り出せます。
光起電力効果と、よく混同される光電効果(光子が物質表面から電子を飛び出させる現象)は別の現象です。光電効果は電子が物質の外へ放出されますが、光起電力効果では電子は物質内にとどまり電流として利用されます。
光起電力効果の応用例は以下のとおりです。
- 太陽電池:シリコン系・化合物系・有機系など多様な種類がある
- 電卓・時計などの小型電子機器への電力供給
- 宇宙用電源(人工衛星の太陽電池パドル)
- 光センサー・光電変換素子
再生可能エネルギーの主力として太陽光発電が急速に普及し、光起電力効果は現代社会のエネルギー問題の解決策として世界的に注目されています。
使い方・例文
住宅の屋根に設置された太陽光パネルは、シリコン半導体のpn接合が示す光起電力効果によって日光を直接電気に変換しており、その電力を家庭で消費したり電力会社に売電したりできます。
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