光电池的工作原理与光生伏特效应的介绍

　　太阳光电系统，也称为光生伏打，简称光伏（Photovoltaics；字源photo；light/光线，voltaics：electricity/电力），是指利用光伏半导体材料的光生伏特效应而将 太阳能转化为直流电能的设施。光伏设施的核心是太阳能电池板。光伏材料又称太阳能电池材料，只有半导体材料具有这种功能。目前，用来发电的半导体材料主要有：单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等。

　　光伏系统可以大规模安装在地表上成为光伏电站，也可以置于建筑物的房顶或外墙上，形成光伏建筑一体化。

　　光电池

　　光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用时实质就是电源，电路中有了这种器件就不需要外加电源。

　　［2］光电池（又称为光敏二极管），如硒光电池，硅光电池等都是利用光生伏特效应制成的半导体器件。光电池的优点是结构简单、使用方便、不需要外加电源就可以工作。它主要应用于光谱仪器的光接收器，光电转换、红外探测、光电开关等方面。

　　光电池的工作原理

　　光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。

　　光电池基本特性

　　有以下几种：

　　光生伏特效应

　　（1）光谱特性光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池波长在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。硅光电池的光谱响应波长范围为0.4~1.2μm，而硒光电池只能为0.38~0.75μm。可见，硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。

　　（2）光照特性：光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，开路电压（即负载电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。