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光電伏特效應(yīng)概述

2010年07月14日 11:57 www.1cnz.cn 作者:本站 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:光電(81642)

1.P-N 結(jié)
太陽能電池發(fā)電的原理是基于半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換為電
能。在晶體中電子的數(shù)目總是與核電荷數(shù)相一致,所以P 型硅和N 型硅對外部來說是電中性
的。如將P 型硅或N 型硅放在陽光下照射,僅是被加熱,外部看不出變化。盡管通過光的能
電子從化學(xué)鍵中被釋放,由此產(chǎn)生電子-空穴對,但在很短的時(shí)間內(nèi)(在μS 范圍內(nèi))電
子又被捕獲,即電子和空穴“復(fù)合”。
當(dāng)P 型和N 型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí),在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄
層,界面的P 型一側(cè)帶負(fù)電,N 型一側(cè)帶正電。這是由于P 型半導(dǎo)體多空穴,N 型半導(dǎo)體多
自由電子,出現(xiàn)了濃度差。N 區(qū)的電子會(huì)擴(kuò)散到P 區(qū),P 區(qū)的空穴會(huì)擴(kuò)散到N 區(qū),一旦擴(kuò)散
就形成了一個(gè)由N 指向P 的“內(nèi)電場”,從而阻止擴(kuò)散進(jìn)行。達(dá)到平衡后,就形成了這樣一
個(gè)特殊的薄層形成電勢差,這就是P-N 結(jié)。
至今為止,大多數(shù)太陽能電池廠家都是通過擴(kuò)散工藝,在P 型硅片上形成N 型區(qū),在兩
個(gè)區(qū)交界就形成了一個(gè)P-N 結(jié)(即N+/P)。太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)大面積平面P
-N 結(jié)。

2.光生伏特效應(yīng)
如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收,具有足夠能量的光子能夠
在P 型硅和N 型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā),以致產(chǎn)生電子-空穴對。界面層附近的電子和
空穴在復(fù)合之前,將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N 區(qū)和空穴向帶
負(fù)電的P 區(qū)運(yùn)動(dòng)。通過界面層的電荷分離,將在P 區(qū)和N 區(qū)之間產(chǎn)生一個(gè)向外的可測試的電
壓。此時(shí)可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說,開路電壓的典
型數(shù)值為0.5~0.6V。通過光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對越多,電流越大。界面層吸收
的光能越多,界面層即電池面積越大,在太陽能電池中形成的電流也越大。

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