暗電流と電流電圧特性

11章で述べたように、ｐｎ接合においては、電子はｎ型からｐ型へは流れやすいのですが、逆方向へは流れにくいという性質があります。

電流は電子の流れと逆向きですから、ｐ型の方に高い電位を与えることで電流はｐ型からｎ型に流れますが、逆方向へは少々の電位差では流れません。

すなわちｐ型に高い電位を与えるのが正方向ということになります。

太陽電池は、ｐｎ接合での光励起により、自由電子がｎ型へ、正孔がｐ型へと移動します。

これは本来は流れないｎ型からｐ型への内部電流を作り出しているわけで、だからこそｐ型が正極となる形で発電が起きるのです。

ただし、光励起がないと、電流はむしろｐ型からｎ型へと流れます。

これを暗電流と呼びます。

ｐ型とｎ型を外部でショートさせると暗電流は流れませんが、そうでない場合は短絡電流と反対側に暗電流が流れることになります。

暗電流は短絡電流の値を減らす方向に働きます。

開放電圧が生じるのは電流が０の時ですから、短絡電流と暗電流とがつりあう状態といえます。

大まかにいって、暗電流値はｐ型とｎ型の電位差Ｖの関数として、Ｖ＝０（ショートに相当）から最初は少しずつ増え、やがて指数関数のようにぐんぐんと増えていきます。

それ以外にも外部抵抗による電圧降下などもあって状況は複雑なのですが、とにかくｐ型からｎ型へと外部の回路を流れる電流Ｉは、短絡電流より下がることになります。

すなわちＶの関数として、図の赤い実線のような形状を持ちます。

これを電流電圧特性と呼びます。

一方図の紫の実線は、回路につなぐ抵抗を表わしています。

すなわちこの実線とＩ軸とのなす角の正接（tan）が、ＶとＩの比になっているわけです。

この抵抗を決めることで、電流電圧特性曲線上のある点が指定でき、それが太陽電池の電圧や電流となるわけです。