光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器材。因为它可把太阳能直接变电能,因而又称为太阳能电池。它是根据光生伏特效应制成的,是发电式有源元件。它有较大面积的PN结,当光照射在PN结上时,在结的两头呈现电动势。
命名方法:把光电池的半导体资料的称号冠于光电池(或太阳能电池)之前。如,硒光电池、砷化镓光电池、硅光电池等。现在,使用最广、最有发展前途的是硅光电池。
硅光电池价格便宜,转化功率高,寿命长,适于承受红外光。
硒光电池光电转化功率低(0.02%)、寿命短,适于接纳可见光(呼应峰值波长0.56μm),最适合制作照度计。
砷化镓光电池转化功率比硅光电池稍高,光谱呼应特性则与太阳光谱最符合。且作业温度最高,更耐受宇宙射线的辐射。因而,它在宇宙飞船、卫星、太空探测器等电源方面的使用是有发展前途的。
1. 光电池的结构和作业原理
硅光电池的结构如图所示。它是在一块N型硅片上用分散的方法掺入一些P型杂质(如硼)构成PN结。当光照到PN结区时,假如光子能量足够大,将在结区邻近激宣布电子-空穴对,在N区聚积负电荷,P区聚积正电荷,这样N区和P区之间呈现电位差。若将PN结两头用导线连起来,电路中有电流流过,电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电路断开,就可测出光生电动势。
(a) 光电池的结构图 (b) 光电池的作业原理示意图
光电池的示意图
光电池的表明符号、根本电路及等效电路如图所示。
图4.3-17 光电池符号和根本作业电路