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太阳能路灯厂分析光生伏打效应

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太阳能路灯厂分析光生伏打效应

发布日期:2017-06-11 作者: 点击:

阳能电池能量转换的基础是半导体PN结的光生伏打效应。如前所述,太阳能路灯厂当光照射到半导体光伏器件上时,能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜进入硅中,在N区、耗尽区和P区中激发出光生电子--空穴对。

耗尽区:光生电子--空穴对在耗尽区中产生后,立即被内建电场分离,光生电子被送进N区,光生空穴则被推进P区。根据耗尽近似条件,耗尽区边界处的载流子浓度近似为0,即p=n=0。

在N区中:光生电子--空穴对产生以后,光生空穴便向P-N结边界扩散,一旦到达P-N结边界,便立即受到内建电场作用,被电场力牵引作漂移运动,越过耗尽区进入P区,光生电子(多子)则被留在N区。

在P区中:的光生电子(少子)同样的先因为扩散、后因为漂移而进入N区,光生空穴(多子)留在P区。如此便在P-N结两侧形成了正、负电荷的积累,使N区储存了过剩的电子,P区有过剩的空穴。从而形成与内建电场方向相反的光生电场。

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1.光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使P区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄层就产生电动势,这就是光生伏打效应。当电池接上一负载后,光电流就从P区经负载流至N区,负载中即得到功率输出。

2.如果将P-N结两端开路,可以测得这个电动势,称之为开路电压Uoc。对晶体硅电池来说,开路电压的典型值为0.5~0.6V。

3.如果将外电路短路,则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过,这个电流称为短路电流Isc。

影响光电流的因素:

1.通过光照在界面层产生的电子-空穴对愈多,电流愈大。

2.界面层吸收的光能愈多,界面层即电池面积愈大,在太阳电池中形成的电流也愈大。        

3.太阳能电池的N区、耗尽区和P区均能产生光生载流子;

4.各区中的光生载流子必须在复合之前越过耗尽区,才能对光电流有贡献,所以求解实际的光生电流必须考虑到各区中的产生和复合、扩散和漂移等各种因素。


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