光電池

　　光電池是能在光的照射下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的元件。用于光電轉(zhuǎn)換、光電探測(cè)及光能利用等方面。人們最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的是硒光電池。它的原理是硒在光作用下產(chǎn)生電子被電極收集而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用了各種半導(dǎo)體材料的光電池，如硅光電池、硫化銀電池等。它的原理是半導(dǎo)體的p-n結(jié)在光的作用下產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，電子和空穴在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下移動(dòng)到結(jié)的兩邊形成附加電勢(shì)差。

　　光電池原理

　　光電池也叫太陽(yáng)能電池，直接把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成電。因此光電池的特點(diǎn)是能夠把地球從太陽(yáng)輻射中吸收的大量光能轉(zhuǎn)化換成電能。是一種在光的照射下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的半導(dǎo)體元件。

　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體pn結(jié)的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

　　光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛?yáng)光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理， 當(dāng)P-N結(jié)受光照時(shí)，樣品對(duì)光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子。

　　但能引起光伏效應(yīng)的只能是本征吸收所激發(fā)的少數(shù)載流子。因P區(qū)產(chǎn)生的光生空穴，N區(qū)產(chǎn)生的光生電子屬多子，都被勢(shì)壘阻擋而不能過(guò)結(jié)。

　　只有P區(qū)的光生電子和N區(qū)的光生空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對(duì)(少子)擴(kuò)散到結(jié)電場(chǎng)附近時(shí)能在內(nèi)建電場(chǎng)作用下漂移過(guò)結(jié)。光生電子被拉向N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)，即電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離。這導(dǎo)致在N區(qū)邊界附近有光生電子積累，在P區(qū)邊界附近有光生空穴積累。它們產(chǎn)生一個(gè)與熱平衡P-N結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，其方向由P區(qū)指向N區(qū)。此電場(chǎng)使勢(shì)壘降低，其減小量即光生電勢(shì)差，P端正，N端負(fù)。

　　于是有結(jié)電流由P區(qū)流向N區(qū)，其方向與光電流相反。如果這時(shí)分別在P型層和N型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過(guò)，如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。

　　光電池種類(lèi)

　　光電池的種類(lèi)很多，常用有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。主要用于儀表，自動(dòng)化遙測(cè)和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽@種光電池又叫太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地球衛(wèi)星、燈塔、無(wú)人氣象站等處。

　　光電池結(jié)構(gòu)

　　光電池是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，能將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)化為直流電。有的光電池還可以將紅外光和紫外光轉(zhuǎn)化為直流電。光電池是太陽(yáng)能電力系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)組成部分，太陽(yáng)能電力系統(tǒng)在替代電力能源方面正有著越來(lái)越重要的地位。

　　最早的光電池是用摻雜的氧化硅來(lái)制作的，摻雜的目的是為了影響電子或空穴的行為。其它的材料，例如CIS，CdTe和GaAs，也已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用來(lái)作為光電池的材料。有二種基本類(lèi)型的半導(dǎo)體材料，分別叫做正電型(或P型態(tài))和負(fù)電型(或N型態(tài))。

　　在一個(gè)PV電池中，這些材料的薄片被一起放置，而且他們之間的實(shí)際交界叫做P-N結(jié)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)方式，P-N結(jié)暴露于可見(jiàn)光，紅外光或紫外線下，當(dāng)射線照射到P-N結(jié)的時(shí)候，在P-N結(jié)的兩側(cè)產(chǎn)生電壓，這樣連接到P型材料和N型材料上的電極之間就會(huì)有電流通過(guò)。 一套PV電池能被一起連接形成太陽(yáng)的模組，行列或面板。

　　用來(lái)產(chǎn)生可用電能的PV電池就是光電伏特計(jì)。光電伏特計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是沒(méi)有污染，只需要裝置和陽(yáng)光就可工作。另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是太陽(yáng)能是無(wú)限的。一旦光電伏特計(jì)系統(tǒng)被安裝，它能提供在數(shù)年內(nèi)提供能量而不需要花費(fèi)，并且只需要最小的維護(hù)。

　　光電池特點(diǎn)

　　光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但是成本較高;非晶硅太陽(yáng)電池則具有生產(chǎn)效率高，成本低廉，但是轉(zhuǎn)換效率較低，而且效率衰減得比較厲害;鑄造多晶硅太陽(yáng)能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換的效率，而且性能價(jià)格比最高;薄膜晶體硅太陽(yáng)能電池則還只能處在研發(fā)階段。

　　光電池用途

　　光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：

　　一是為無(wú)電場(chǎng)合提供電源，主要為廣大無(wú)電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中 繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動(dòng)電源和備用電源;

　　二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品，如各類(lèi)太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈和太陽(yáng)能草坪燈等;

　　三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。我國(guó)并網(wǎng)發(fā)電還未起步，不過(guò)，2008年北京奧運(yùn)會(huì)部分用電將會(huì)由太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電提供。

　　硅光電池原理

　　硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它百的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，核心部分是一個(gè)大面積的度PN 結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二知極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時(shí)，你道就會(huì)看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個(gè)現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的專(zhuān)PN結(jié)面積要比二極管的PN結(jié)大得多屬，所以受到光照時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。

　　硅光電池使用

　　硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換百成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，核心部分是一個(gè)大面積的PN 結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時(shí)，你就會(huì)看到微安表的表度針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個(gè)現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的PN結(jié)面積要比版二極管的PN結(jié)大得多，所以受到光照時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。

　　光伏技術(shù)可直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換為電能，用此技術(shù)制作的光電池使用方便，光照時(shí)產(chǎn)生權(quán)的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。目前在數(shù)碼攝像、光通信、航天器、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代科技發(fā)展中起到了十分重要的作用。