文档介绍：光伏效应编辑“光生伏特效应”, 简称“光伏效应”, 英文名称: Photovoltaic effect 。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波) 转化为电子、光能量转化为电能量的过程; 其次, 是形成电压过程。有了电压, 就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。 1 基本概况早在 1839 年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel) 就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”,简称“光伏效应”。1954 年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳电池工作原理的基础是半导体 PN结的光生伏打效应,就是当物体受到光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。即当太阳光或其他光照射半导体的 PN结时,就会在 PN结的两边出现电压,叫做光生电压, 使 PN结短路,就会产生电流。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。光生伏特效应简称为光伏效应,指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 2 结的形成 P-N结的形成同质结可用一块半导体经掺杂形成 P区和 N区。由于杂质的激活能量很小,在室温下杂质差不多都电离成受主离子 NA-和施主离子 ND+ 。在 PN区交界面处因存在载流子的浓度差,故彼此要向对方扩散。设想在结形成的一瞬间,在N区的电子为多子,在P区的电子为少子,使电子由 N区流入 P区,电子与空穴相遇又要发生复合,这样在原来是 N区的结面附近电子变得很少,剩下未经中和的离子 ND+ 形成正的空间电荷。同样,空穴由 P区扩散到 N区后,由不能运动的受主离子NA-形成负的空间电荷。在 P区与 N区界面两侧产生不能移动的离子区(也称耗尽区、空间电荷区、阻挡层),于是出现空间电偶层,形成内电场(称内建电场)此电场对两区多子的扩散有抵制作用,而对少子的漂移有帮助作用,直到扩散流等于漂移流时达到平衡,在界面两侧建立起稳定的内建电场。 3 特效应如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收,具有足够能量的光子能够在P型硅和 N型硅中将电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前,将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的 N区和空穴向带负电的 P区运动。通过界面层的电荷分离,将在 P区和 N 区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说,开路电压的典型数值为 ~ 。通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多,电流越大。界面层吸收的光能越多,界面层即电池面积越大,在太阳能电池中形成的电流也越大。[1] “光生伏特效应”,简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是