?????? 光電池是利用光生伏特效應把光直接轉變成電能的器件。由于它可把太陽能直接變電能,因此又稱為太陽能電池。它是基于光生伏特效應制成的,是發電式有源元件。它有較大面積的PN結,當光照射在PN結上時,在結的兩端出現電動勢。
命名方式:把光電池的半導體材料的名稱冠于光電池(或太陽能電池)之前。如,硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。目前,應用最廣、最有發展前途的是硅光電池。
硅光電池價格便宜,轉換效率高,壽命長,適于接受紅外光。
硒光電池光電轉換效率低(0.02%)、壽命短,適于接收可見光(響應峰值波長0.56μm),最適宜制造照度計。
砷化鎵光電池轉換效率比硅光電池稍高,光譜響應特性則與太陽光譜最吻合。且工作溫度最高,更耐受宇宙射線的輻射。因此,它在宇宙飛船、衛星、太空探測器等電源方面的應用是有發展前途的。
1. 光電池的結構和工作原理
硅光電池的結構如圖所示。它是在一塊N型硅片上用擴散的辦法摻入一些P型雜質(如硼)形成PN結。當光照到PN結區時,如果光子能量足夠大,將在結區附近激發出電子-空穴對,在N區聚積負電荷,P區聚積正電荷,這樣N區和P區之間出現電位差。若將PN結兩端用導線連起來,電路中有電流流過,電流的方向由P區流經外電路至N區。若將外電路斷開,就可測出光生電動勢。
(a)? 光電池的結構圖??? (b)? 光電池的工作原理示意圖
光電池的示意圖
光電池的表示符號、基本電路及等效電路如圖所示。
圖4.3-17? 光電池符號和基本工作電路