■ 材料工学科　　【化学知能材料学研究室】

太陽の持つエネルギーをパネルに受け、電気に変えてしまうのが光電池です。時計やソーラーカーの他、人工衛星の発電に利用されています。

図１は、光電池を切断して断面を見たもので す。光電池はシリコンという物質のｐ型層（電子の抜けた穴（正孔））が電気を運ぶ）とｎ型層（電子が電気を運ぶ）を重ねた構造になっています。

それでは、このような光電池では光はなぜ電気に変わるのでしょうか。図２にその理由を示しています。ｐ型層とｎ型層の境界部に光が入ると、光のエネルギーで電子と電子の抜けた穴（正孔）が発生します（Ｉ）。ｐ型層とｎ型層の境界部では電気エネルギーの坂があり、電子はｎ型層へ移動し，電子の抜けた穴(正孔)はｐ型層へ移動 します（II）。その結果、ｎ型層には電子がたまり 負に帯電し、ｐ型層には電子の抜けた穴(正孔)が たまり正に帯電します（III）。結局、ｎ型層が負極（マイナス極）、ｐ型層が正極（プラス極）の電池になります。このように光電池は、光を受けている間は電池になります。しかし、夜は電池にならないため、蓄電池と組み合わせて使用するものもあります。