第3章太阳能电池的特性
第3章太阳能光伏控制器和逆变器2

• 图中E为输入的直流电压, R为逆变器的纯电阻性负载。 当开关S1、S3接通时,电 流流过S1、R、S3,负载R 上的电压极性是左正右负; • 当开关S1、S3断开,S2、 S4接通时,电流流过S2、R 和S4,负载上的电压极性 相反。若两组开关S1、S3 和S2、S4以某一频率交替 切换工作时,负载R上便可 得到这一频率的交变电压。
• 电力系统高压架空线路一般采用三相三线 制,三条线路分别代表a,b,c三相,我 们在野外看到的输电线路,三根线可能水 平排列,也可能是三角形排列的 • 火线与零线之间称为单相电,火线与火线 之间称为三相电。
逆变器的分类
• 按照逆变器输出功率大小的不同,可分为小功率 逆变器(<5kW)、中功率逆变器(5~50kW)、大功 率逆变器(>50kW); • 按照逆变器隔离(转换)方式的不同,可分为带 工频隔离变压器方式、带高频隔离变压器方式、 不带隔离变压器方式。 • 按照逆变器输出能量的去向不同,可分为有源逆 变器和无源逆变器。 对太阳能光伏发电系统来说,在并网型光伏 发电系统中需要有源逆变器,而在离网独立型光 伏发电系统中需要无源逆变器。(连接电网的是 有源逆变,连接负载的是无源逆变) • 在太阳能光伏发电系统中还可将逆变器分为离网 型逆变器(应用在独立型光伏系统中的逆变器) 和并网型逆变器。
(1)推挽式逆变电路
• 该电路由两只共负极连接的功率开关管和一个初 级带有中心抽头的升压变压器组成。 • 升压变压器的中心抽头接直流电源正极,两只功 率开关管在控制电路的作用下交替工作,输出方 波或三角波的交流电力。
• 由于功率开关管的共负极连接,使得该电 路的驱动和控制电路可以比较简单,另外 由于变压器具有一定的漏感,可限制短路 电流,因而提高了电路的可靠性。 • 该电路的缺点是变压器效率低,带感性负 载的能力较差,不适合直流电压过高的场 合。
第3章太阳能电池的特性

第3章太阳能电池的特性太阳能电池的特性光伏电池的特性⼀般包括光伏电池的输⼊输出特性(伏安特性)、照度特性以及温度特性。
1. 伏安特性当太阳光照射到电池上时,电池的电压与电流的关系(伏安特性)可以简单的⽤图2.9所⽰的特性曲线来表⽰。
图中:V oc 为开路电压;Isc 为短路电流;Vpmax 为最佳⼯作电压;Ipmax 为最佳⼯作电流。
最佳⼯作点对应电池的最⼤出⼒Pmax ,其最⼤值由最佳⼯作电压与最佳⼯作电流的乘积得到。
实际使⽤时,电池的⼯作受负载条件、⽇照条件的影响,⼯作点会偏离最佳⼯作点。
1.1 开路电压Voc光伏电池电路将负荷断开测出两端电压,称为开路电压。
1.2 短路电流Isc光伏电池的两端是短路状态时测定的电流,称为短路电流。
1.3 填充因⼦FF实际情况中,PN 结在制造时由于⼯艺原因⽽产⽣缺陷,使光伏电池的漏电流增加。
为考虑这种影响,常将伏安特性加以修正,将特性的弯曲部分曲率加⼤,定义曲线因⼦FF 为Uoc Isc P Uoc Isc Up Ip FF ?=??=max max max曲线因⼦是⼀个⽆单位的量,是衡量电池性能的⼀个重要指标。
曲线因⼦为1被视为理想的电池特性。
⼀般地,曲线因⼦在0.5~O .8之间。
1.4 转换效率转换效率⽤来表⽰照射在电池上的光能量转换成电能的⼤⼩,它是衡量电池性能的另⼀个重要指标。
但是对于同⼀块电池来说,由于电池的负载的变化会影响其出⼒,导致光伏电池的转换效率发⽣变化。
为了统⼀标准,⼀般公称效率来表⽰电池的转换效率。
即对在地⾯上使⽤的电池,在太阳能辐射通量1000w /m2、⼤⽓质量Aml.5、环境温度25℃,与负载条件变化时的最⼤电⽓输出的⽐的百分数来表⽰。
⼚家的说明书中电池转换效率就是根据上述测量条件得出的。
2.照度特性光伏电池的出⼒随照度(光的强度)⽽变化。
如图2.10所⽰,短路电流与照度成正⽐;图2.1l所⽰,开路电压随照度按指数函数规律增加,其特点是低照度值时,仍保持⼀定的开路电压。
太阳能电池原理范文

太阳能电池原理范文太阳能电池是一种将太阳光能转化为电能的装置。
它是一种半导体器件,根据光伏效应原理工作。
在晴朗的阳光下,太阳光照射到太阳能电池表面,产生电子与空穴对。
通过合适的导线和电路布置,可以将产生的直流电能转化为有用的电能。
太阳能电池的基本结构通常是由两个半导体层构成,其中一个层被掺杂为p型,另一个层被掺杂为n型。
半导体的掺杂可以通过在原始材料中添加杂质元素来实现。
掺杂后的半导体中将产生多数载流子和少数载流子。
以p型层为例,它有许多绝缘层的正空穴,以及从n层移动过来的负电子。
当太阳能照射到太阳能电池的表面时,光子与半导体原子发生相互作用。
如果光子的能量大于半导体材料对能量吸收的门槛,光子将被吸收,将其能量传给被吸收的电子。
被激发的电子获得足够的能量以克服能带间隙并跃迁到导带。
这个过程使得原来的电子能带上留下空穴,从而产生一个电子-空穴对。
由于p型层具有许多正空穴,而n型层具有许多自由电子,新产生的电子和空穴将被电场力推到不同的区域,形成势差。
这个势差会引起电流的流动。
若将正极与p型层连接,负极与n型层连接,并将电路与电池连接,电流就会开始流动。
在太阳能电池中,不同的材料用于构成p型和n型层。
常用的材料包括硅、硒化铟、硫化镉等。
其中,硅是最广泛使用的材料,因为它具有稳定性好、物理性质可控且成本低廉等优点。
为了提高太阳能电池的效率,科学家和工程师们致力于改进太阳能电池的设计和制造工艺。
一种改善效率的方法是通过将多个太阳能电池组装在一起,形成太阳能电池组或太阳能电池阵列。
这种阵列可以在更广泛的光敏面积上接收太阳能,并提供更多的电能。
太阳能电池作为一种可再生能源的转换器,具有广泛的应用前景。
它可以用于为家庭和工业提供电力,也可以用于卫星和空间探测器等航天器的能源供应。
随着科学技术的不断发展,我们有望看到更高效、更持久、更美观的太阳能电池问世,进一步推动可再生能源的发展和利用。
太阳能电池输出特性的研究

太阳能电池可以吸收太阳光中的部分能量 ,并将吸收的太阳能转化为电能 。太阳能电池的输出特性是指 它吸收了太阳能量后 ,能够转化为多少电能与其它因素之间的关系 。太阳能电池的输出特性是一个很复杂的 性质 ,它和电池本身 、光照强度 、外接电路性质等等因素有关 。太阳能电池的输出特性有电压输出 、电流输出 、 功率输出 ,我们研究的是功率输出和电压 、电流 、外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关 系[3 ] 。实验装置于图 1 :
图 1 太阳能电流实验装置图
当光照强度一定时 ,也就是当 d 一定时 ,改变变阻箱的阻值 ,用数字万用表测量其两端的电压 ,这样就可以 得到输出功率与电阻 、输出电流 、输出电压之间的关系[1] 。改变光照强度 ,也就是调节太阳能电池与光源的距 离 d 值 ,测量几组不同的电压值 ,可以得到在不同的光照下的最大输出功率 ,以及最大输出功率和光照强度的 关系 。
太阳能电池的输出特性有电压输出电流输出功率输出我们研究的是功率输出和电压电流外接电阻之间的关系以及最大输出功率和光照强度之间的关太阳能电流实验装置图当光照强度一定时也就是当d一定时改变变阻箱的阻值用数字万用表测量其两端的电压这样就可以得到输出功率与电阻输出电流输出电压之间的关系
第1期
太阳能电池输出特性的研究
利用表 1 的数据计算得到输出功率和电阻关系如图 2 所示 ,从图 2 中可以看到 ,开始阶段输出功率随电阻
增大而增大 ,增大到一定值时 ,输出功率随电阻增大反而减少 ,当 R = 4100Ω 时 ,输出功率最大 , P = 0. 295mW 。
图 2 输出功率与电阻的关系曲线
根据表 1 数据计算得到输出功率 P 与输出电流 I 的关系如图 3 所示 :
第三章 太阳能电池原理

开路电压VOC: VOC kT ln( IL 1)
q
IS
填充因子 F Pmp IscVoc
光电转换效率
Pmp FVocIsc
Pi
Pi
Pmp是最大输出功率, Pi是输入功率
当入射太阳光谱AM0或AM1.5确定以后,其值就取决 于开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子F的最大值。
3、入射光光谱:一般是标准化的AM1.5光源 4、太阳能电池的光学性能:电池的吸收和反射 5、载流子收集的可能性:主要取决于电池表面的钝化及电
池中的少子寿命
qV
I IL - IF IL - Is(e kT 1)
V kT ln( IL - I 1)
q
IS
当pn结开路(open circuit )时即R趋于无穷大,得到
光谱响应度(SR) 太阳能电池的光谱响应度:单位光功率所产生的电流强度
SR Isc I L qne q EQE q(1 R) IQE
Pin ()
Pin ()
hc
n ph
hc
hc
EQE:外部量子效率(没有特殊说明时就是量子效率) IQE:内部量子效率
理想情况下,光谱响应度(λ≤ λg)与波长成正比。 实际情况并不成线性关系:波长较长时,电池对光的吸收弱,导致
带有电阻负载的pn结太阳能电池示意图
零偏下光电池工作 电流
光生电流IL 光生电压下的正向电流IF
qV
流经负载的电流 I IL - IF IL - Is(e kT 1)
太阳能电池的重要参数: 短路电流ISC;开路电压VOC;填充因子F;光电转换效率η
qV
I IL - IF IL - Is(e kT 1)
太阳能电池 工作原理

太阳能电池工作原理
太阳能电池,也称为光伏电池,是一种能够将太阳能直接转化为电能的装置。
它的工作原理基于光电效应。
光电效应是指光线照射到特定材料上时,会使某些电子从原子束缚中释放出来,并形成自由电子和正电子。
太阳能电池利用这一效应,在其内部的半导体材料中引发光电效应。
太阳能电池的关键部件是半导体。
常见的半导体材料有硅和薄膜(如铜铟镓硒),其内部的原子结构具有特殊的能带结构。
当太阳光照射到太阳能电池的半导体上时,光子的能量被传递给半导体中的电子。
这些光子的能量足够大时,会激发半导体中的原子中的电子跃迁到导带(离子束内)上,产生自由载流子。
太阳能电池内的电场会引导自由电子和正电子分别在电路中流动,从而产生电流。
通过在太阳能电池的两端接上负载(如电灯),电流就会流动起来,转化为可利用的电能。
值得注意的是,太阳能电池只能将光能转化为电能,而不能直接储存电能。
因此,在实际应用中,太阳能电池常常与电池组或其他能储装置结合使用,以便在太阳能供应不足时提供稳定的电能输出。
大学物理实验(哈尔滨工程大学)智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学

大学物理实验(哈尔滨工程大学)智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第一章测试1.液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
答案:对2.刚体的转动惯量与刚体的密度无关。
答案:错3.相位差公式中的负号代表受迫振动的运动状态是滞后于强迫力的。
答案:对4.使用逐差法处理数据的主要优点是充分利用所测的数据,减小系统误差。
答案:错5.杨氏模量是描述固体材料:()。
答案:抵抗形变能力的物理量6.阻尼系数和复摆共振时的振幅之间的关系是()。
答案:阻尼系数越大,共振时的振幅就越小7.扭摆法测量时,待测物体偏转角度θ()。
答案:60°8.若液体润湿固体,则固、液间的接触角θ:()。
答案:θ<90°9.拉脱法测液体表面张力系数的实验中,实验误差的来源主要有:()。
答案:提升吊环的过程中不可能做到匀速直线运动;力敏传感器定标时示数不稳定以及人为选取读数;吊环不够水平;吊环上沾附有杂质10.对于一定温度下金属丝的杨氏模量,下列说法正确的是:()。
答案:与材料的大小和形状无关;是材料的固有属性第二章测试1.对于过渡金属氧化物,电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对来说可以忽略。
答案:错2.热效率实验仪可以作为热机或热泵使用。
答案:对3.理想气体的比热容比值一定比1大。
答案:对4.对于电桥的原理、分类及应用,下列叙述错误的是()。
答案:平衡电桥一般用于测量具有动态变化特性的物理量5.关于比较器输入电压、之间的关系,下列说法错误的是()。
答案:是固定不变的电压值6.为提高热机效率,应尽可能()。
答案:减少各种热损失,保证良好润滑7.下列关于热机和环境保护的说法,正确的是()。
答案:热机的大量使用会造成环境污染8.什么是理想气体()。
答案:气体分子没有形状大小,没有相互作用的气体模型9.下列说法中正确的是()。
答案:热机是把内能转化为机械能的机器;两台热机相比,功率比较大的机器能量转化的过程比较快;两台热机相比,效率比较高的机器对燃料的利用率比较高10.关于理想气体,下列说法正确的是( )。
第3章 太阳能电池的特性-2

其他效应 光强效应
聚光对太阳能电池的伏安特性的影响
&3.4.2
其他效应 光强效应
聚光太阳能电池
聚光太阳能电池是一种在光强大于一个太阳的光照下工作的太阳能电池。入射太阳
光被聚焦或透过光学器件形成高强度的光束射到小面积的太阳能电池中。
聚光太阳能电池有几个潜在的优势,包括比平板太阳能电池更高的转换效率和更低
&3.2.5
太阳能电池的参数 效率
发电效率是人们在比较两块电池好坏时最常使用参数。 效率的定义为电池输出的电能与射入电池的光能的比例。
除了反映太阳能电池的性能之外,效率还决定于入射光的光谱和
光强以及电池本身的温度。 在比较两块电池的性能时,必须严格控制其所处的环境。测量陆 地太阳能电池的条件是光照AM1.5和温度25°C。而空间太阳能电池 的光照则为AM0。
的成本。电池的短路电流大小与光的强度成线性关系,这种改变并没有带来转换效 率的提升,因为入射功率也随光强呈线性提高。
由于开路电压与短路电流呈对数关系,转换效率得以提升。因此,在聚光条件下,
VOC随着光强上升呈对数形式增加,如下面式子所示:
nkT ISC V' OC ln I q O
低光强
在光强变低时,并联电阻对电池的影响将慢慢变大。因为通过电池的前置 偏压和电流会随着光的强度的减小而减小,而电池的等效电阻也将开始接 近并联电阻的大小,分流到并联电阻的电流将增加,即增加了能量损失。 在多云的天气下,并联电阻高的电池比并联电阻低的电池保留更大部分的 电流。
&3.5.1太阳能电池的测量
太阳能电池中,引起串联电阻的因素有三种: 第一,穿过电池发射区和基区的电流流动; 第二,金属电极与硅之间的接触电阻; 第三便是顶部和背部的金属电阻。串联电阻对电池的主要影响
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2020/7/18 Saturday
14
§ 3.1.4 理想太阳能电池 量子效率
下图为硅太阳能电池的量子效率。通常,波长小于
350nm的光子的量子效率不予测量,因为在1.5大气质量光谱 中,这些短波的光所包含能量很小。
总量子效率的减小是由反射效应和 过短的扩散长度引起的。
量
子
效
率
红光响应的降低是由于背表
2020/7/18 Saturday
2
§ 3.1.1 理想太阳能电池 太阳能电池的结构
前端接触电极
减反射膜
发射区 基区
电子空穴对 背接触电极
太阳能电池的横截面
§ 3.1.1 理想太阳能电池 太阳能电池的结构
太阳能电池运行的基本步骤: • 光生载流子的产生 • 光生载流子聚集成电流 • 产生跨越太阳能电池的高电压 • 能量在电路和外接电阻中消耗
2020/7/18 Saturday
21
§ 3.2.1 太阳能电池的参数 电池的伏安曲线
太阳能电池的伏安曲线是电池二极管在黑暗时的伏安
曲线与光生电流的叠加。光的照射能使伏安曲线移动到第 四象限,意味着能量来自电池。用光照射电池并加上二极 管的暗电流,则二极管的方程变为:
I
=
I0
exp
qV nkT
收集概率与载流子的生成率决定了电池的光生电流的大小。光
生电流大小等于电池各处的载流子生成速率乘以该处的收集概率。
下面是硅在光照为AM1.5下光生电流的方程,包括了生成率和收集
概率。
JL
=
W
q0
G
(
x) CP
(Leabharlann x )dx( ) w
=q 0
( ) H0e−()xd CP ( x) dx
2020/7/18 Saturday
2020/7/18 Saturday
5
§ 3.1.2 理想太阳能电池 光生电流
第二个过程是pn结通过对这些光生载流子的收集, 即把电子和空穴分散到不同的区域,阻止了它们的复合。 pn结是通过其内建电场的作用把载流子分开的。如果光 生少数载流子到达pn结,将会被内建电场移到另一个区, 然后它便成了多数载流子。如果用一根导线把发射区跟 基区连接在一起(使电池短路),光生载流子将流到外 部电路。
§ 3.1.4 理想太阳能电池 量子效率
所谓“量子效率”,即太阳能电池所收集的载流 子的数量与入射光子的数量的比例。量子效率即可以与 波长相对应又可以与光子能量相对应。如果某个特定波 长的所有光子都被吸收,并且其所产生的少数载流子都 能被收集,则这个特定波长的所有光子的量子效率都是 相同的。而能量低于禁带宽度的光子的量子效率为零。 下图将描述理想太阳能电池的量子效率曲线。
收集概率
生成率
在电池中的距离
10
§ 3.1.3 理想太阳能电池 收集概率
在1.5光谱下硅的生成速率。注意,电池表面的生成率是 最高的,因此电池对表面特性是很敏感的。
2020/7/18 Saturday
11
§ 3.1.3 理想太阳能电池 收集概率
收集概率的不一致产生了光生电流的光谱效应。 例如,表面的收集概率低于其他部分的收集概率。比 较下图的蓝光、红光和红外光,蓝光在硅表面的零点 几微米处几乎被全部吸收。因此,如果顶端表面的收 集概率非常低的话,入射光中蓝光将不对光生电池做 出贡献。
§ 3.1.3 理想太阳能电池 收集概率
对收集概率的计算,红线代表发射区的扩散长度,蓝 线代表基区的发射长度。
在耗散区的收集概 率相同
收
背表面
集 概 率
强钝化的太阳能 电池
弱钝化的太阳 能电池
前端表面
低扩散长度的太阳
能电池。
电池中距离表面的距离
在高复合率的情况下, 其表面的收集概率很低。
§ 3.1.3 理想太阳能电池 收集概率
接下来的几节将讨论几个用于描述太阳能电池特性的重 要 参 数 。 短 路 电 流 ( ISC ) , 开 路 电 压 ( VOC ) , 填 充 因 子 (FF)和转换效率都可以从伏安曲线测算出来的重要参数。
§ 3.2.2 太阳能电池的参数 短路电流
短路电流是指当穿过电池的电压为零时流过电池的电流
§ 3.1.2 理想太阳能电池 光生电流
动画展示了短
路情况下的理想电 流。理想短路情况 下电子和空穴在pn 结的流动。少数载 流子不能穿过半导 体和金属之间的界 限,如果要阻止复 合并对电流有贡献 的话,必须通过pn 结的收集。
2020/7/18 Saturday
7
§ 3.1.3 理想太阳能电池 收集概率
− 1
−
IL
第一象限的伏安曲线方程为:
I
=
−I
=
IL
−
I0
exp
qV nkT
−
1
式中IL为光生电流。
2020/7/18 Saturday
22
§ 3.2.1 太阳能电池的参数 电池的伏安曲线
没有光照时,太阳能电池与 普通二极管的电性能没什么 不同。
点击继续
动画展示了光对一个pn结的电流电压特性的影响。
面反射、对长波光的吸收的
减少和短扩散长度
理想量子 效率曲线
能量低于禁带宽度的光 不能被吸收,所以长波 长的量子效率为零。
前端表面复合导致蓝光响应的减小。
§ 3.1.4 理想太阳能电池 量子效率
尽管理想的量子效率曲线是矩形的(如上图),但是实际上几
乎所有的太阳能电池的都会因为复合效应而减小。影响收集效率的 因素同样影响着量子效率。例如,顶端表面钝化会影响靠近表面的 载流子的生成,而又因为蓝光是在非常靠近表面处被吸收的,所以 顶端表面的高复合效应会强烈地影响蓝光部分量子效率。相似的, 绿光能在电池体内的大部分被吸收,但是电池内过低的扩散长度将 影响收集概率并减小光谱中绿光部分的量子效率。
第三章: 太阳能电池的特性
§ 3.1 理想太阳能电池 § 3.2 太阳能电池的
参数 § 3.3 电阻效应 § 3.4 其他效应 § 3.5 对太阳能电池
的测量
2020/7/18 Saturday
1
§ 3.1.1 理想太阳能电池 太阳能电池的结构
太阳能电池是一种能直接把太阳光转化为电的电 子器件。入射到电池的太阳光通过同时产生电流和电 压的形式来产生电能。这个过程的发生需要两个条件, 首先,被吸收的光要能在材料中把一个电子激发到高 能级,第二,处于高能级的电子能从电池中移动到外 部电路。在外部电路的电子消耗了能量然后回到电池 中。许多不同的材料和工艺都基本上能满足太阳能转 化的需求,但实际上,几乎所有的光伏电池转化过程 都是使用组成 pn结形式的半导体材料来完成的。
光谱响应是非常重要的量,因为只有测量了光谱响应才能计算 出量子效率。公式如下:
SR(光谱响应)= q QE (量子效率)
hc
2020/7/18 Saturday
18
§ 3.1.6 理想太阳能电池 光伏效应
被收集的光生载流子并不是靠其本身来产生电能的。为了 产生电能,必须同时产生电压和电流。在太阳能电池中,电压 是由所谓的“光生伏打效应”过程产生的。pn结对光生载流子 的收集引起了电子穿过电场移向n型区,而空穴则移向p型区。 在电池短路的情况下,将不会出现电荷的聚集,因为载流子都 参与了光生电流的流动。
“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的 载流子被pn结收集并参与到电流流动的概率,它的大小取 决于光生载流子需要运动的距离和电池的表面特性。在耗 散区的所有光生载流子的收集概率都是相同的,因为在这 个区域的电子空穴对会被电场迅速地分开。在原来电场的 区域,其收集概率将下降。当载流子在与电场的距离大于 扩散长度的区域产生时,那么它的收集概率是相当低的。 相似的,如果载流子是在靠近电池表面这样的高复合区的 区域产生,那么它将会被复合。下面的图描述了表面钝化 和扩散长度对收集概率的影响。
(或者说电池被短路时的电流)。通常记作ISC。
短路电流源于光
太阳能电池的伏安曲线
生载流子的产生和收 集。对于电阻阻抗最 小的理想太阳能电池
短路电流ISC是电池流出的最 大电流,此时穿过电池的电
压为零。
来说,短路电流就等
于光生电流。因此短 路电流是电池能输出
电池产生的电能
的最大电流。
2020/7/18 Saturday
§ 3.1.6 理想太阳能电池 光伏效应
下面动画展示了载流子分别在短路和开路情况下的流动情况。
动画显示了太阳能电池分别在热
平衡、短路和开路下的载流子运动状 态。请注意不同情况下,流过pn结的 电流的不同。在热平衡下(光照为 零),扩散电流和漂移电流都非常小。 而电池短路时,pn结两边的少数载流 子浓度以及由少数载流子决定大小的 漂移电流都将增加。在开路时,光生 载流子引起正向偏压,因此增加了扩 散电流。因为扩散电流和漂移电流的 方向相反,所以开路时电池总电流为 零。
然而,如果光生载流子被阻止流出电池,那pn结对光生载 流子的收集将引起n型区的电子数目增多,p型区的空穴数目增 多。这样,电荷的分开将在电池两边产生一个与内建电场方向 相反的电场,也因此降低了电池的总电场。
2020/7/18 Saturday
19
§ 3.1.6 理想太阳能电池 光伏效应
因为内建电场代表着对前置扩散电流的障碍,所以电 场减小的同时也增大扩散电流。穿过pn结的电压将达到新 的平衡。流出电池的电流大小就等于光生电流与扩散电流 的差。在电池开路的情况下,pn结的正向偏压处在新的一 点,此时,光生电流大小等于扩散电流大小,且方向相反, 即总的电流为零。当两个电流达到平衡时的电压叫做“开 路电压”。
16
§ 3.1.5 理想太阳能电池 光谱响应
“光谱响应”在概念上类似于量子效率。量子效率描述的 是电池产生的光生电子数量与入射到电池的光子数量的比,而 光谱响应指的是太阳能电池产生的电流大小与入射能量的比例。 下图将描述一光谱响应曲线。