太阳能电池基本原理
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太阳能电池发电原理
——光伏效应
传统电池与太阳能电池原理区别
传统电池是一种通过反应将化学能转化为
电能的装置。传统电池即一种化学电源，它由两 种电化学活性电极和电解质组成，通过转换内部 的化学能来供能，能量储存很有限。
化学电池可以分成两个基本类型：原电池与 蓄电池。原电池制成后即可以产生电流，但在放 电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，可以 多次使用。蓄电池充电时，电能转换成化学能； 放电时，化学能转换成电能。
设入射光垂直pn结面，光子将进入pn结区， 甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度 的光子，被PN结吸收产生电子-空穴对。在光激 发下多数载流子浓度改变较小，而少数载流子 浓度却变化很大，因此应主要研究光生少数载 流子的运动。
在pn结势垒区的内建电场的作用下，ＰＮ结两边的 光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区 的电子穿过p-n结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势 升高，n端电势降低，在p-n结两端形成了光生电动势，这 就是p-n结的光生伏特效应。由于光照在p-n结两端产生光 生电动势，相当于在p-n结两端加正向电压 ，使势垒降低为， 产生正向电流.
扩散的结果使空
间电荷区变宽。
多数载流子
的扩散和少 数载流子的 漂流达到动 态平衡，形 成稳定的PN 结！
太阳能电池光伏效应
• 光伏效应：当有适当波长的光照射到 这个pn结太阳能电池时，在内建电场的 作用，光能直接转化成电能的效应。 光伏效应是半导体电池实现光电转换的 理论基础，也是光电器件工作的最重要 的物理效应。因此，我们将来仔细分析 一下pn结的光伏效应。
太阳能电池发电原理的优势：
通常的发电系统如火力发电，就是燃烧石油或 煤以其燃烧能来加热水，使之变成蒸汽，推动发电 机发电；原子能发电则是以核裂变放出的能量代替 燃烧石油或煤，而水力发电则是利用水的落差能使 发电机旋转而发电。
太阳能电池发电的原理是全新的，与传统方 法是完全不同，既没有马达旋转部分，也不会排出 气体，是清洁无污染的发电方式
太阳能电池是光能转换为电能的器件。
太阳光照在半导体p-n结上，产生新的电子-空穴对， 在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流 向p区，接通电路就形成电流。
太阳能电池是一种物理性质的电源，而传统电池是
一种化学性质的电源！
太阳能电池主要由太阳能电池板，充电控制器，蓄电池，逆变
器等部件组成。而太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分， 也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为 电能，送往蓄电池中存储起来。太阳能电池板的基本结构是PN结.
• 太阳能电池PN结的形成
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运
动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
在pn结开路的情况下，光生电流和正向电流相等时，pn结两端建立起稳定的电势差Voc，（p区相对于n区是正的）， 这就是光电池的开路电压。如将pn结与外电路接通，只要光照 不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的 作用。这就是光电池的基本原理。
太阳能发电大致分三个过程：
1 、光子的吸收，激发产生电子－空穴。 ２ 、 在内建电场作用下，载流子定向分布。 ３ 、电池板与外电路接触形成通路电流，向外电路供电。
由上面分析可以看出，为了使半导体光电器件 产生光生电动势（或光生积累电荷），它们应该满足 以下两个条件：
1、要求入射光子的能量h大于或等于半导体材 料的带隙Eg，使该入射光子能被半导体吸收而激发 出光生非平衡的电子空穴对。
2、具有光伏结构，即两种晶格常数相近的半导 体通过欧姆接触形成PN结所对应的势垒区。势垒区 的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载 流子，产生电流。在p区内积累了非平衡空穴，而在 n区内积累起非平衡电子。
其他原因引起光伏效应
除了上述pn结能产生光生伏特效应外，金 属-半导体形成的肖特基势垒层等其它许多结 构都能产生光生伏特效应。其电子过程和pn结 相类似，都是使适当波长的光照射材料后在半 导体的界面或表面产生光生载流子，在势垒区 电场的作用下，光生电子和空穴向相反的方向 漂移从而互相分离，在器件两端积累产生光生 电压。
来自百度文库
——光伏效应
传统电池与太阳能电池原理区别
传统电池是一种通过反应将化学能转化为
电能的装置。传统电池即一种化学电源，它由两 种电化学活性电极和电解质组成，通过转换内部 的化学能来供能，能量储存很有限。
化学电池可以分成两个基本类型：原电池与 蓄电池。原电池制成后即可以产生电流，但在放 电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，可以 多次使用。蓄电池充电时，电能转换成化学能； 放电时，化学能转换成电能。
设入射光垂直pn结面，光子将进入pn结区， 甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度 的光子，被PN结吸收产生电子-空穴对。在光激 发下多数载流子浓度改变较小，而少数载流子 浓度却变化很大，因此应主要研究光生少数载 流子的运动。
在pn结势垒区的内建电场的作用下，ＰＮ结两边的 光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区 的电子穿过p-n结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势 升高，n端电势降低，在p-n结两端形成了光生电动势，这 就是p-n结的光生伏特效应。由于光照在p-n结两端产生光 生电动势，相当于在p-n结两端加正向电压 ，使势垒降低为， 产生正向电流.
扩散的结果使空
间电荷区变宽。
多数载流子
的扩散和少 数载流子的 漂流达到动 态平衡，形 成稳定的PN 结！
太阳能电池光伏效应
• 光伏效应：当有适当波长的光照射到 这个pn结太阳能电池时，在内建电场的 作用，光能直接转化成电能的效应。 光伏效应是半导体电池实现光电转换的 理论基础，也是光电器件工作的最重要 的物理效应。因此，我们将来仔细分析 一下pn结的光伏效应。
太阳能电池发电原理的优势：
通常的发电系统如火力发电，就是燃烧石油或 煤以其燃烧能来加热水，使之变成蒸汽，推动发电 机发电；原子能发电则是以核裂变放出的能量代替 燃烧石油或煤，而水力发电则是利用水的落差能使 发电机旋转而发电。
太阳能电池发电的原理是全新的，与传统方 法是完全不同，既没有马达旋转部分，也不会排出 气体，是清洁无污染的发电方式
太阳能电池是光能转换为电能的器件。
太阳光照在半导体p-n结上，产生新的电子-空穴对， 在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流 向p区，接通电路就形成电流。
太阳能电池是一种物理性质的电源，而传统电池是
一种化学性质的电源！
太阳能电池主要由太阳能电池板，充电控制器，蓄电池，逆变
器等部件组成。而太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分， 也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为 电能，送往蓄电池中存储起来。太阳能电池板的基本结构是PN结.
• 太阳能电池PN结的形成
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运
动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
浓度差 多子的扩散运动
形成空间电荷区
在pn结开路的情况下，光生电流和正向电流相等时，pn结两端建立起稳定的电势差Voc，（p区相对于n区是正的）， 这就是光电池的开路电压。如将pn结与外电路接通，只要光照 不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的 作用。这就是光电池的基本原理。
太阳能发电大致分三个过程：
1 、光子的吸收，激发产生电子－空穴。 ２ 、 在内建电场作用下，载流子定向分布。 ３ 、电池板与外电路接触形成通路电流，向外电路供电。
由上面分析可以看出，为了使半导体光电器件 产生光生电动势（或光生积累电荷），它们应该满足 以下两个条件：
1、要求入射光子的能量h大于或等于半导体材 料的带隙Eg，使该入射光子能被半导体吸收而激发 出光生非平衡的电子空穴对。
2、具有光伏结构，即两种晶格常数相近的半导 体通过欧姆接触形成PN结所对应的势垒区。势垒区 的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载 流子，产生电流。在p区内积累了非平衡空穴，而在 n区内积累起非平衡电子。
其他原因引起光伏效应
除了上述pn结能产生光生伏特效应外，金 属-半导体形成的肖特基势垒层等其它许多结 构都能产生光生伏特效应。其电子过程和pn结 相类似，都是使适当波长的光照射材料后在半 导体的界面或表面产生光生载流子，在势垒区 电场的作用下，光生电子和空穴向相反的方向 漂移从而互相分离，在器件两端积累产生光生 电压。
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