光电池工作原理
目前，光电池的应用已经越来越广，作为一名华北电力大学的学生，生活在保定已三年，保定的太阳能产业异常发达，在全国也算是数一数二。保定的太阳能利用非常多，可谓地道的低碳城市。例如有些十字路口的红绿灯，街边的路灯，以及公交车站都是由太阳能电池作为能源控制的。在这样的环境下，笔者查阅了相关资料，对光电池的原理进行一些浅述。 首先，先了解一下光电池的定义：光电池是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。光电池的种类很多，常用有硒光 电池、硅光电池和硫化铊、硫化银光电池等。主要用于仪表，自动化遥测和遥控方面。有的光电池可以直接把太阳能转变为电能，这种光电池又叫太阳能电池。
要想了解光电池的原理，首先要了解一下PN结的相关知识。人们把半导体材料分为P型半导体和N型半导体。根据《电工学》介绍，硅原子是一种半导体材料。在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合。每一个原子的一个价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。这对价电子是每两个相邻原子共有的，它们把相邻原子结合在一起，构成所谓共价键的结构。如果在硅或者锗的晶体中掺入磷（或者其他五价元素），由于林原子的最外层有五个价电子，而掺入的磷原子较少，整个晶体结构基本上不变，导致某些位置上的硅原子被磷原子取代，磷原子参加共价键结构只需要四个价电子，多余的第五个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子，于是自由电子成了这种半导体的主要导电方式，我们称这种半导体为N型半导体。同理，如果在硅或者锗的晶体中掺入三价元素，则每个三价元素周围会多出一个空穴，而空穴则成为这种半导体的主要导电方式，我们称这种半导体为P型半导体。当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电，形成P-N结。 其次，光电池原理的另一个重要理论依据是光伏效应原理。光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。具体地说，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0.5～0.6V。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
光电池工作原理
目前，光电池的应用已经越来越广，作为一名华北电力大学的学生，生活在保定已三年，保定的太阳能产业异常发达，在全国也算是数一数二。保定的太阳能利用非常多，可谓地道的低碳城市。例如有些十字路口的红绿灯，街边的路灯，以及公交车站都是由太阳能电池作为能源控制的。在这样的环境下，笔者查阅了相关资料，对光电池的原理进行一些浅述。 首先，先了解一下光电池的定义：光电池是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。光电池的种类很多，常用有硒光 电池、硅光电池和硫化铊、硫化银光电池等。主要用于仪表，自动化遥测和遥控方面。有的光电池可以直接把太阳能转变为电能，这种光电池又叫太阳能电池。
要想了解光电池的原理，首先要了解一下PN结的相关知识。人们把半导体材料分为P型半导体和N型半导体。根据《电工学》介绍，硅原子是一种半导体材料。在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合。每一个原子的一个价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。这对价电子是每两个相邻原子共有的，它们把相邻原子结合在一起，构成所谓共价键的结构。如果在硅或者锗的晶体中掺入磷（或者其他五价元素），由于林原子的最外层有五个价电子，而掺入的磷原子较少，整个晶体结构基本上不变，导致某些位置上的硅原子被磷原子取代，磷原子参加共价键结构只需要四个价电子，多余的第五个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子，于是自由电子成了这种半导体的主要导电方式，我们称这种半导体为N型半导体。同理，如果在硅或者锗的晶体中掺入三价元素，则每个三价元素周围会多出一个空穴，而空穴则成为这种半导体的主要导电方式，我们称这种半导体为P型半导体。当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电，形成P-N结。 其次，光电池原理的另一个重要理论依据是光伏效应原理。光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。具体地说，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0.5～0.6V。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