光電池的工作原理簡介
光電池也叫太陽能電池,直接把太陽光轉(zhuǎn)變成電。因此光電池的特點是能夠把地球從太陽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)生電動勢的半導(dǎo)體元件。光電池的種類很多,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,自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,這種光電池又叫太陽能電池。太陽能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地球衛(wèi)星、燈塔、無人氣象站等處
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體pn結(jié)(pn junction)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)鍵元件是太陽能電池(solar cell)。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件(module),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)點是較少受地域限制,因為陽光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點。
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,樣品對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,都被勢壘阻擋而不能過結(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(少子)擴散到結(jié)電場附近時能在內(nèi)建電場作用下漂移過結(jié)。光生電子被拉向N區(qū),光生空穴被拉向P區(qū),即電子空穴對被內(nèi)建電場分離。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)生一個與熱平衡P-N結(jié)的內(nèi)建電場方向相反的光生電場,其方向由P區(qū)指向N區(qū)。此電場使勢壘降低,其減小量即光生電勢差,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,如此形成的一個個電池元件,把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來,就能產(chǎn)生一定的電壓和電流,輸出功率。
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技術(shù)原理