光電池的工作原理與光生伏特效應(yīng)的介紹

　　太陽光電系統(tǒng)，也稱為光生伏打，簡稱光伏（Photovoltaics；字源photo；light/光線，voltaics：electricity/電力），是指利用光伏半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)而將 太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能的設(shè)施。光伏設(shè)施的核心是太陽能電池板。光伏材料又稱太陽能電池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能。目前，用來發(fā)電的半導(dǎo)體材料主要有：單晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化鎘等。

　　光伏系統(tǒng)可以大規(guī)模安裝在地表上成為光伏電站，也可以置于建筑物的房頂或外墻上，形成光伏建筑一體化。

　　光電池

　　光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池在有光線作用時(shí)實(shí)質(zhì)就是電源，電路中有了這種器件就不需要外加電源。

　?。?］光電池（又稱為光敏二極管），如硒光電池，硅光電池等都是利用光生伏特效應(yīng)制成的半導(dǎo)體器件。光電池的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、不需要外加電源就可以工作。它主要應(yīng)用于光譜儀器的光接收器，光電轉(zhuǎn)換、紅外探測、光電開關(guān)等方面。

　　光電池的工作原理

　　光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)”。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射到PN結(jié)的一個(gè)面，例如P型面時(shí)，若光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，那么P型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)自由電子和空穴，電子-空穴對(duì)從表面向內(nèi)迅速擴(kuò)散，在結(jié)電場的作用下，最后建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢。

　　光電池基本特性

　　有以下幾種：

　　光生伏特效應(yīng)

　?。?）光譜特性光電池對(duì)不同波長的光的靈敏度是不同的。光譜響應(yīng)峰值所對(duì)應(yīng)的入射光波長是不同的，硅光電池波長在0.8μm附近，硒光電池在0.5μm附近。硅光電池的光譜響應(yīng)波長范圍為0.4~1.2μm，而硒光電池只能為0.38~0.75μm?？梢?，硅光電池可以在很寬的波長范圍內(nèi)得到應(yīng)用。

　　（2）光照特性：光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動(dòng)勢是不同的，它們之間的關(guān)系就是光照特性。短路電流在很大范圍內(nèi)與光照強(qiáng)度呈線性關(guān)系，開路電壓（即負(fù)載電阻RL無限大時(shí)）與光照度的關(guān)系是非線性的，并且當(dāng)照度在2000lx時(shí)就趨于飽和了。因此用光電池作為測量元件時(shí)，應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來使用，不宜用作電壓源。