太陽電池入門 

太陽電池入門　／　７章　半導体と不純物

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こんにちは。「太陽電池入門」です。
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のうち、基礎的な10の章について、その文字情報部分を順次公開していくものです。
メールマガジンなので図は割愛します。
入門編は約４か月で完結し、以降は関連する話題を不定期で紹介していきます。

太陽電池入門　／　７章　半導体と不純物

　それでは半導体に不純物を加えるとどんなことが起きるのでしょうか。や
はりシリコンを例に見ていきましょう。
　シリコン（Si）は炭素と同じく元素周期律表の第４族に属する元素です。
すなわち最外殻に４個の電子を持っています。ただし原子として安定するに
は、最外核に電子が８つ存在しなければなりません。そこでシリコンの結晶
では、図の左上のように原子が配列され、そして図の右上のように、隣同士
の原子が電子を２個ずる共有することで、どの原子の最外殻にも８つの電子
が配置されるようになっています。このようなシリコン結晶には、導電性は
ほとんどありません。
　ここに少量の不純物として、リン（Ｐ）が加わったらどうなるでしょう。
リンは第５族の元素で、最外殻に５つの電子があります。それがこういった
構造のシリコン原子と置き換わるわけですが、そうなると図の左下のように
電子が１つ余ります。これを自由電子といいます。それがどういった効果を
生むかは、次章を参照してください。
　一方、少量の不純物として、リンではなくホウ素（Ｂ）が加わったらどう
なるでしょう。ホウ素は第３族の元素で、最外殻に３つの電子があります。
それが結晶構造のシリコン原子と置き換わるわけですが、そうなると図の右
下のように電子が１つ足りなくなります。負の電荷を持つ電子が足りないと
いうことは、正の電荷が存在するのと電気的には同じことですから、これを
正孔といいます。その効果も次章を参照してください。

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発行人（ご感想、太陽電池に関する文章・資料制作のご相談などお気軽にどうぞ）
情報ハブ代表取締役　加藤良平／contents@qj8.so-net.ne.jp／03-3944-7988

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