提高太阳电池光电转换效率的途径
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根据光学的原理，当光照射到电池片上时，电池片的正面和反面 都会产生折射和反射现象，再加上电极和栅线的阻隔等影响，使电池 片不能全部吸收入射光子，因此降低了电池的短路电流。 2.2 电子空穴对的复合
由于复合的存在而影响了电流收集， 复合基本上分为体内复合、
图2
注：一个理想的光伏电池，串联电阻很小，并限电阻很大，短路电流近似等 于光生电流。
图1
这些电子空穴对由于热运动而产生迁移。光生电子空穴对在空间 电荷区产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推至 N 区而空穴被 推至 P 区，在 N 区，光生电子空穴对产生后，光生空穴向 NP 结边界扩 散，到了 PN 结边界，立即受到内建电场的作用而作漂移运动，越 过 空 间电荷区进入 P 区，而光生电子则留在了 N 区。 在 P 区，光生电子向 PN 结方向扩散，到达 PN 结边界后，也同样受到内 建 电 场 的 作 用 作 漂 移运动入进 N 区，光生空穴则被留在了 P 区。 因此在 PN 结两边就分 别形成了正、负电荷的大量积累，也形成了与内建电场相反的光生电 场。 由于光生电场的产生而使 P 区带正电而 N 区带负电，因此就形成 了 光 生 电 动 势 的 产 生 ，将 PN 结 两 端 用 导 线 连 接 就 形 成 电 流 ，在 导 线 两端接上负载，就实现了光能向电能转换的结果。
【关键词】太阳电池；光电转换效率；主要措施
随着时光的推进，煤碳和石油等有限能源的日益枯竭以及人们对 环境保护的重视度不断提高，寻求清洁的替代能源越来迫切，为此人 们对太阳光的充分利用做了大量的工作，如利用太阳光发电，将太阳 能转换为电能，这种能源最清洁、最环保，而且是取之不尽用之不竭。
但是，要使太阳池成为能源供给的主力，就要求太阳能电池的制 造成本及系统应用成本降至与现有能源价格相当的水平，否则就达不 到替代的目的。 本文主要论述太阳电池片光电转换效率的问题。
将串联电阻和并联电阻作主要考虑。
当负载被短路时，V=O，此时流经二极的 ID 非常小，所以短路电流 可表示为：
ISC=
IL [1+RS/RSh]
（1）
式中：LSC 为短路电流
IL 为光生电流
RS 为串联电阻
RSh 为并联电阻
由（1）式可知，短路电流 ISC 的大小与 RS 和 RSh 有关。 当 V=O 时 ，
2 影响转换效率的因素
根据以上论述，太阳电池的工作过程基本上分三个阶段，第一阶 段 ，是 照 射 到 电 池 表 面 的 光 子 被 吸 收 而 产 生 电 子 空 穴 对 ；第 二 阶 段 ，是 电子空穴对被内建电场分离并在 PN 结两端产生电动势； 第 三 阶 段 ， 是将 PN 结用导电线连接形成电流，并在电池两端连接负载 实 现 光 能 向电能的转换，这就是光电转换的全过程 。 但是，这个转换过程中也出 现了影响光电转换的一些因素，使转效率达不到预想的结果。 根据分 析，原因是在光吸收过程中有光损失的存在；在转换过存中有电子空 穴对的复合；在电流传输过程中有损耗等。 2.1 光损失
ISC 正比于光伏电池的面积和入射光的辐照 度 。 而 太 阳 电 池 的 转 换 效
率的表达式为：
η= PM = ImVm = FFISCVOC
（2）
Pin Pin
Pin
式中：η 为转换效率
Pin 为太阳入射功率 Pm 为最大输出功率 FF 为填填因子
ISC 为短电流 VOC 为开路电压 从 （2）式 中 可 知 ，填 充 系 数 越 大 ，对 提 高 转 换 效 率 有 帮 助 。
表面复合及耗尽区复合三种，其中体内复合是主要复合。 2.3 电流传输中的损失
我们将太阳电池等效为一个电流源来分析，如图 2 所示。
1 太阳电池的光电产生原理
要想提高太阳电池的转换效率， 首先应了解太阳电池的工作原 理。 光伏发电就是光生伏特效应的结果，也就是说某种结构的半导体 器件受到光照射时会产生电压或电流，光停止照射时电压或电流随即 消失。 这个器件就是我们常说的半导体光电池片，它是一个设计成具 有 一 定 面 积 的 平 面 PN 结 ，在 光 的 照 射 下 ，能 量 大 于 半 导 体 禁 带 宽 度 的光子，激发了半导体原子的价电子，在 P 区和 N 区及空间电荷区都 会有光生电子空穴对的生产，称光生载流子，如图 1 所示。
多泥沙水电站止漏装置故障及处理
庄卫庆 （潮州市凤凰水电厂，广东 潮州 515655）
【摘 要】水轮机止漏环磨损造成顶盖压力过高、主轴密封漏水量过大、水轮机大轴头气蚀严重。 【关键词】水轮机；顶盖压力；主轴密封；故障处理；多泥沙止漏装置
综上所述，影响 VOC、ISC、FF 和 η 的主要因素就是串联电阻和并联 电阻。
3 优化设计
根据上述分析的结论， 我们在设计太阳池时应主要考虑以下几
点：
3.1 尽 量 减 小 光 损 失 ，对 光 照 面 使 用 减 反 射 膜 ，表 面 蚀 刻 减 少 反 射 ，
增加光在电池中的光路以及背反射膜等
图中 D 是二极管；Rsh 是并联电阻；Rs 是串联电阻 ；RL 是 负 载 。 从 等效电路中很容易的看出，若并联电阻小，串联电阻大的话，那么输出
到负载的电流就小，也就是说电流在输出过程中损耗大，说明电流在
传输过程中有损失。
我们再从短路电流指标来分析太阳电池的光电转换效率，众所周
来自百度文库
知，在客观实际中，理想的光伏电池并不存在，所以在设计过程中必须
3.2 减少电子空穴对的复合
尽可能的采用载流子寿命长的材料， 这样可以降低载流子的复
合，减少材料缺陷而消除载流子复合通道，还可以利用钝化技术来减
少表面缺陷，也可降低表面复合。
（下转第 409 页）
415
科技信息
○电力与能源○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
2013 年 第 1 期
科技信息
○电力与能源○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
2013 年 第 1 期
提高太阳电池光电转换效率的途径
陈开林 （珠海市金威电子公司，广东 珠海 519000）
【摘 要】本文是根据半导体物理知识，清楚地论述了太阳电池在太阳光的照射下其体内载流子的产生、迁移，最后形成光生电动势的全过 程，同时分析了影响电池转换效率的因素，提出了提高太阳电池转换效率主要措施。
由于复合的存在而影响了电流收集， 复合基本上分为体内复合、
图2
注：一个理想的光伏电池，串联电阻很小，并限电阻很大，短路电流近似等 于光生电流。
图1
这些电子空穴对由于热运动而产生迁移。光生电子空穴对在空间 电荷区产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推至 N 区而空穴被 推至 P 区，在 N 区，光生电子空穴对产生后，光生空穴向 NP 结边界扩 散，到了 PN 结边界，立即受到内建电场的作用而作漂移运动，越 过 空 间电荷区进入 P 区，而光生电子则留在了 N 区。 在 P 区，光生电子向 PN 结方向扩散，到达 PN 结边界后，也同样受到内 建 电 场 的 作 用 作 漂 移运动入进 N 区，光生空穴则被留在了 P 区。 因此在 PN 结两边就分 别形成了正、负电荷的大量积累，也形成了与内建电场相反的光生电 场。 由于光生电场的产生而使 P 区带正电而 N 区带负电，因此就形成 了 光 生 电 动 势 的 产 生 ，将 PN 结 两 端 用 导 线 连 接 就 形 成 电 流 ，在 导 线 两端接上负载，就实现了光能向电能转换的结果。
【关键词】太阳电池；光电转换效率；主要措施
随着时光的推进，煤碳和石油等有限能源的日益枯竭以及人们对 环境保护的重视度不断提高，寻求清洁的替代能源越来迫切，为此人 们对太阳光的充分利用做了大量的工作，如利用太阳光发电，将太阳 能转换为电能，这种能源最清洁、最环保，而且是取之不尽用之不竭。
但是，要使太阳池成为能源供给的主力，就要求太阳能电池的制 造成本及系统应用成本降至与现有能源价格相当的水平，否则就达不 到替代的目的。 本文主要论述太阳电池片光电转换效率的问题。
将串联电阻和并联电阻作主要考虑。
当负载被短路时，V=O，此时流经二极的 ID 非常小，所以短路电流 可表示为：
ISC=
IL [1+RS/RSh]
（1）
式中：LSC 为短路电流
IL 为光生电流
RS 为串联电阻
RSh 为并联电阻
由（1）式可知，短路电流 ISC 的大小与 RS 和 RSh 有关。 当 V=O 时 ，
2 影响转换效率的因素
根据以上论述，太阳电池的工作过程基本上分三个阶段，第一阶 段 ，是 照 射 到 电 池 表 面 的 光 子 被 吸 收 而 产 生 电 子 空 穴 对 ；第 二 阶 段 ，是 电子空穴对被内建电场分离并在 PN 结两端产生电动势； 第 三 阶 段 ， 是将 PN 结用导电线连接形成电流，并在电池两端连接负载 实 现 光 能 向电能的转换，这就是光电转换的全过程 。 但是，这个转换过程中也出 现了影响光电转换的一些因素，使转效率达不到预想的结果。 根据分 析，原因是在光吸收过程中有光损失的存在；在转换过存中有电子空 穴对的复合；在电流传输过程中有损耗等。 2.1 光损失
ISC 正比于光伏电池的面积和入射光的辐照 度 。 而 太 阳 电 池 的 转 换 效
率的表达式为：
η= PM = ImVm = FFISCVOC
（2）
Pin Pin
Pin
式中：η 为转换效率
Pin 为太阳入射功率 Pm 为最大输出功率 FF 为填填因子
ISC 为短电流 VOC 为开路电压 从 （2）式 中 可 知 ，填 充 系 数 越 大 ，对 提 高 转 换 效 率 有 帮 助 。
表面复合及耗尽区复合三种，其中体内复合是主要复合。 2.3 电流传输中的损失
我们将太阳电池等效为一个电流源来分析，如图 2 所示。
1 太阳电池的光电产生原理
要想提高太阳电池的转换效率， 首先应了解太阳电池的工作原 理。 光伏发电就是光生伏特效应的结果，也就是说某种结构的半导体 器件受到光照射时会产生电压或电流，光停止照射时电压或电流随即 消失。 这个器件就是我们常说的半导体光电池片，它是一个设计成具 有 一 定 面 积 的 平 面 PN 结 ，在 光 的 照 射 下 ，能 量 大 于 半 导 体 禁 带 宽 度 的光子，激发了半导体原子的价电子，在 P 区和 N 区及空间电荷区都 会有光生电子空穴对的生产，称光生载流子，如图 1 所示。
多泥沙水电站止漏装置故障及处理
庄卫庆 （潮州市凤凰水电厂，广东 潮州 515655）
【摘 要】水轮机止漏环磨损造成顶盖压力过高、主轴密封漏水量过大、水轮机大轴头气蚀严重。 【关键词】水轮机；顶盖压力；主轴密封；故障处理；多泥沙止漏装置
综上所述，影响 VOC、ISC、FF 和 η 的主要因素就是串联电阻和并联 电阻。
3 优化设计
根据上述分析的结论， 我们在设计太阳池时应主要考虑以下几
点：
3.1 尽 量 减 小 光 损 失 ，对 光 照 面 使 用 减 反 射 膜 ，表 面 蚀 刻 减 少 反 射 ，
增加光在电池中的光路以及背反射膜等
图中 D 是二极管；Rsh 是并联电阻；Rs 是串联电阻 ；RL 是 负 载 。 从 等效电路中很容易的看出，若并联电阻小，串联电阻大的话，那么输出
到负载的电流就小，也就是说电流在输出过程中损耗大，说明电流在
传输过程中有损失。
我们再从短路电流指标来分析太阳电池的光电转换效率，众所周
来自百度文库
知，在客观实际中，理想的光伏电池并不存在，所以在设计过程中必须
3.2 减少电子空穴对的复合
尽可能的采用载流子寿命长的材料， 这样可以降低载流子的复
合，减少材料缺陷而消除载流子复合通道，还可以利用钝化技术来减
少表面缺陷，也可降低表面复合。
（下转第 409 页）
415
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○电力与能源○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
2013 年 第 1 期
科技信息
○电力与能源○
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2013 年 第 1 期
提高太阳电池光电转换效率的途径
陈开林 （珠海市金威电子公司，广东 珠海 519000）
【摘 要】本文是根据半导体物理知识，清楚地论述了太阳电池在太阳光的照射下其体内载流子的产生、迁移，最后形成光生电动势的全过 程，同时分析了影响电池转换效率的因素，提出了提高太阳电池转换效率主要措施。