光伏电池及其特性讲解
光伏电池的种类和特性
光伏电池的种类和特性随着对可再生能源的需求不断增加，光伏电池作为太阳能转化为电能的主要设备之一，受到了广泛关注。
光伏电池具有不同的种类和特性，本文将对其进行介绍和分析。
一、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的一种光伏电池。
它由高纯度的多晶硅材料制成，具有良好的光电转换效率和较低的制造成本。
多晶硅太阳能电池可以应用于各种规模的太阳能发电系统，并在工业和民用领域得到广泛使用。
多晶硅太阳能电池的特点是稳定可靠，寿命较长。
它的光电转换效率通常在15%到20%之间，虽然与其他一些高效率太阳能电池相比稍低，但其成本更为合理，所以在市场上占据了很大的比例。
此外，多晶硅太阳能电池耐用、适应性广，适用于各种气候条件和环境。
二、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是一种由单晶硅制成的太阳能电池。
相较于多晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池的晶体结构更为完美，所以具有更高的光电转换效率。
它的光电转换效率一般可以达到20%以上，甚至有些高端产品能达到25%左右，是目前市场上效率最高的太阳能电池之一。
然而，由于单晶硅太阳能电池的制造工艺相对复杂，成本相对较高，使用范围相对较窄。
因此，单晶硅太阳能电池主要应用于对光电转换效率要求较高的应用场景，如太空航天等高端领域。
三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种采用薄膜材料制成的太阳能电池，如硒化铟镉(CdTe)太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池等。
薄膜太阳能电池具有制造工艺简单、成本相对较低的优势。
此外，薄膜太阳能电池在低光条件下的光电转换效率相对较高，适用于一些光照不稳定的环境。
然而，薄膜太阳能电池的整体光电转换效率相对较低，通常在10%到15%之间，不如多晶硅和单晶硅太阳能电池。
此外，由于薄膜材料的较低光吸收率，薄膜太阳能电池在面积限制和功率输出方面存在一定的局限性。
四、有机太阳能电池有机太阳能电池是一种利用有机分子材料制成的太阳能电池。
相较于传统硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有柔性、轻薄等特点，可以制造成卷曲、透明等形式。
光伏电池的分类及其特点
光伏电池的分类及其特点光伏电池作为一种将太阳能转化为电能的装置，被广泛应用于各个领域。
根据不同的制作材料和工艺，光伏电池可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。
本文将对光伏电池的分类及其特点进行详细介绍。
一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的光伏电池之一。
其制作工艺复杂，需采用单晶硅片制成。
单晶硅太阳能电池具有高转换效率、较长的使用寿命和良好的稳定性等特点，是供电效果最佳的一种太阳能电池。
此外，单晶硅太阳能电池较为适用于能量密集型的应用场景，如家庭光伏发电系统和工业用途。
二、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池类型。
相较于单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池的制作工艺相对简单，成本较低。
多晶硅太阳能电池的转换效率较单晶硅太阳能电池略低，但在大面积光伏发电场所的应用中，多晶硅太阳能电池具有较大的优势。
此外，多晶硅太阳能电池可通过拼接多块硅片来增加输出功率，适用于大规模光伏发电项目。
三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池采用非晶态硅或其他半导体材料制成薄膜，并直接将其吸附在光伏电池基板上。
薄膜太阳能电池具有制作工艺简单、重量轻、柔性强等特点，可以更好地适应不规则曲面的安装环境。
然而，薄膜太阳能电池的转换效率相对较低，且衰减速度较快，适用于对成本和可塑性要求较高的应用场合，如建筑物外墙、可穿戴设备等领域。
四、有机光伏电池有机光伏电池采用有机高分子材料制成，具有低成本、制造工艺简单和可大面积生产的优势。
然而，有机光伏电池的转换效率相对较低，稳定性较差，寿命短暂。
目前，有机光伏电池主要应用于低功率设备和可穿戴电子产品。
五、其他类型光伏电池除了以上常见类型的光伏电池，还有许多其他类型的光伏电池正在被研究和开发。
例如，染料敏化太阳能电池利用染料吸收光能，并间接将其转化为电能；钙钛矿太阳能电池采用钙钛矿结构的材料制成，具有高效率和低制造成本的优势。
这些新型光伏电池类型在转换效率、稳定性和可制造性方面都有不同程度的突破和发展。
光伏电池的电容特性与频率响应
光伏电池的电容特性与频率响应光伏电池（Photovoltaic Cell）是一种能够将阳光直接转换为电能的装置，其电容特性和频率响应对于其性能和应用具有重要意义。
本文将探讨光伏电池的电容特性和频率响应以及对于光伏系统的影响。
一、光伏电池的电容特性光伏电池的电容特性是指其电容器的特性，即光伏电池对于电荷量的储存和释放能力。
光伏电池的电容特性主要由PN结的结电容和界面电容组成。
1. 结电容：光伏电池是由PN结组成的，PN结具有电容效应。
当反向偏置或正向偏置时，PN结的电容值不同。
在正向偏置情况下，PN 结电容较小，而在反向偏置情况下，PN结电容较大。
2. 界面电容：光伏电池的结构中存在着材料之间的界面，这些界面会形成微观的电容。
界面电容会受到材料组分、表面形貌和杂质等因素的影响。
光伏电池的电容特性对其在光电转换过程中的响应速度和输出特性有重要影响。
较大的电容可以提高电荷的储存能力和载流子的传输速度，从而提高光伏电池的效率。
二、光伏电池的频率响应光伏电池的频率响应是指光伏电池对于不同频率光信号的响应能力。
光伏电池在不同频率下的响应能力会影响其在不同条件下的输出电压和电流。
在常见的光源光照下，光伏电池的频率响应主要受到多个因素的影响：1. 光子的能量：不同频率的光子携带的能量不同，光伏电池对于不同能量的光子的响应能力也不同。
2. 载流子的寿命：光伏电池中，载流子的寿命会影响其在较高频率下的响应速度。
较长的载流子寿命可以使光伏电池在高频率光照条件下保持较稳定的输出电流。
3. 电容特性：前文提到过，光伏电池的电容特性影响其对于频率变化的响应速度。
较大的电容可以使光伏电池在高频率下保持较稳定的输出。
光伏电池的频率响应特性对于其在光伏系统中的应用具有重要意义。
光伏电池在不同频率下的响应能力决定了其在不同光照条件下的稳定性和效率。
总结：光伏电池的电容特性和频率响应对于其性能和应用具有重要影响。
电容特性主要受到PN结的结电容和界面电容的影响，而频率响应则由光子能量、载流子寿命和电容特性等因素共同决定。
光伏发电主要技术类型和特点
光伏发电主要技术类型和特点光伏发电是利用光电效应将太阳能转化为电能的一种可再生能源发电方式。
随着太阳能的重要性逐渐被认识到，光伏发电技术也得到了广泛的发展和应用。
下面将介绍光伏发电的主要技术类型和特点。
1.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的光伏电池技术。
其主要特点包括：-高效率：单晶硅太阳能电池的转换效率通常可以达到20%以上，是目前市场上效率最高的太阳能电池。
-耐用性好：单晶硅太阳能电池具有较长的寿命，通常可达到25-30年。
-成本高：由于制造单晶硅太阳能电池所需的纯度较高，生产成本较高，因此相对其他技术来说比较昂贵。
2.多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池技术。
其主要特点包括：-性价比高：多晶硅太阳能电池的制造成本相对较低，所以价格也更加亲民。
-能耐高温：相较于单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池在高温环境中更具有稳定性。
-效率低：多晶硅太阳能电池的光电转换效率一般在15-18%之间。
3.彩色电池传统的太阳能电池板一般是深蓝色或黑色，这种颜色限制了其应用领域。
为了克服这个缺点，近年来研究人员提出了彩色电池技术，使太阳能电池板具有更广泛的应用空间。
彩色电池的特点包括：-颜色可定制：彩色电池可以根据需求制作成任何颜色，使其适用于更多的建筑和装饰用途。
-较低的效率：由于颜色电池需要对光谱进行过滤，因此效率通常较低。
4.薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种将太阳能电池技术应用于柔性基底上的新型电池技术。
其主要特点包括：-柔性：薄膜太阳能电池可以在弯曲的表面上安装，因此适用于许多不规则形状或弯曲的应用场景。
-成本较低：薄膜太阳能电池使用的材料比晶体硅电池较少，制造成本相对较低。
-效率低：薄膜太阳能电池的光电转换效率通常在10-12%之间，低于结晶硅太阳能电池。
5.高效太阳能电池技术除了上述主要的光伏发电技术外，近年来还出现了许多新的高效太阳能电池技术，包括：-多结太阳能电池：通过将多个不同材料的太阳能电池层叠在一起，以提高光电转换效率。
光伏电池的基本知识
光伏电池的基本知识一、光伏电池分类1、按结构分类：同质结太阳电池，异质结太阳电池，肖特基太阳电池2、按材料分类：硅太阳电池，敏化纳米晶太阳电池，有机化合物太阳电池，塑料太阳电池，无机化合物半导体太阳电池3、按光电转换机理：传统太阳电池，激子太阳电池二、光伏电池的特点1、优点：无枯竭危险；绝对干净（无污染，除蓄电池外）；不受资源分布地域的限制；可在用电处就近发电；能源质量高；使用者从感情上容易接受；获取能源花费的时间短；供电系统工作可靠。
2、缺点照射的能量分布密度小；获得的能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；造价比较高。
三、工作原理太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。
在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
太阳能电池板发的电--交网逆变器--电网.或离网系统:太阳能电池板-太阳能控制器-蓄电池-逆变器-负载使用。
图1 光伏电池工作原理电路图四、应用上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电。
上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。
如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。
欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。
太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。
1、用户太阳能电源1.小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；2. 3-5KW家庭屋顶并网发电系统；3.光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
太阳能光伏电池中光电特性分析研究
太阳能光伏电池中光电特性分析研究随着新能源的发展，太阳能作为最为广泛应用的新能源之一，受到了越来越多人的关注。
然而，太阳能的收集与利用也需要依赖于太阳能光伏电池。
因此，了解太阳能光伏电池的光电特性分析研究对于太阳能能源开发和利用具有重要意义。
太阳能光伏电池中的光电特性分为光电转换效率、暗电流和光电流三个方面。
一、光电转换效率太阳能光伏电池中的光电转换效率是指光能转换成电能的效率，它是衡量太阳能光伏电池性能的重要指标。
光电转换效率的提高可以增加光伏电池的输出功率，提高光伏电池的使用寿命。
光电转换效率与电池的化学成分、结构和材料密切相关。
其中，化学成分是影响光电转换效率的关键因素之一。
硅材料是主要的太阳能光伏电池材料，可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅等。
单晶硅太阳能电池在高品质化妆技术的支持下可以达到高达24%以上的光电转换效率。
而未来的光伏电池将采用双层钙钛矿结构，这种材料具有更高的能量转换效率。
二、暗电流在太阳能光伏电池中，闭合电路的条件下，在完全无光情况下，仍流过电路的电流被称为暗电流。
暗电流是影响光伏电池性能的重要因素之一。
当太阳能光伏电池工作在开路电压条件下，暗电流将会降低整个光伏电池的输出电压。
另外，暗电流也会使光伏电池的储电效果变差，影响电池的使用寿命。
对于解决暗电流的问题，一方面需要改进太阳能光伏电池的制造工艺和材料，另外一方面也需要优化光伏电池的接线和使用条件等方面进行调整。
三、光电流当太阳能光伏电池工作在与太阳光照射相同的光照下，会产生光电流。
光电流是太阳能光伏电池输出电流的主要组成部分之一。
光电流的大小与光照的强度、光照角度以及太阳能光伏电池的材料等有关系。
为了提高太阳能光伏电池的光电流，可以通过以下措施来实现：1. 优化材料。
制造更高效的太阳能光伏电池需要使用化学成分更纯净的硅材料。
2. 优化结构。
将太阳能光伏电池的传导率和蓄电率提高，以提高太阳能光伏电池的光电流。
3. 改进能量转移机理。
光伏电池的温度特性与热管理
光伏电池的温度特性与热管理随着可再生能源的发展，光伏电池作为一种重要的电力发生装置，其应用日益广泛。
然而，光伏电池在工作过程中受到温度的影响较大，温度特性对其性能和寿命具有重要的影响。
因此，研究光伏电池的温度特性与热管理问题显得尤为重要。
一、光伏电池的温度特性1. 温度对光伏电池的电压特性的影响光伏电池的电压特性与温度存在密切的关系。
一般来说，光伏电池的工作温度越高，其输出电压会下降，功率也随之降低。
这是因为光伏电池在高温下，电子与空穴之间的复合速度增加，导致电流损失。
因此，在实际应用中，需要根据光伏电池的工作温度，合理设计电路，以提高其电压特性。
2. 温度对光伏电池的效率的影响温度对光伏电池的效率也有一定的影响。
光伏电池的效率与温度之间存在一个倒U型的关系曲线。
当光伏电池的温度较低时，其效率会随着温度的升高而增加，这是因为低温下光伏电池的内阻较大，电子与空穴之间的复合速度较慢，电流流失较少。
但当温度进一步升高时，光伏电池的效率会逐渐下降，这是因为高温下电子与空穴之间的复合速度增加，进一步增加了电流损失。
因此，合理的热管理对于光伏电池的效率提高有着重要的意义。
二、光伏电池的热管理1. 热辐射热辐射是能量传递的一种重要方式，通过增加光伏电池的辐射散热面积，可以提高其散热效果，从而减小光伏电池的温度。
在实际应用中，可以利用热辐射将光伏电池周围的热量传输到周围环境中，以实现热管理的目的。
2. 冷却装置对于集中式光伏电站和光伏组件密集的区域，可以采用冷却装置进行热管理。
常见的冷却装置包括水冷却系统和风冷却系统。
水冷却系统通过循环水冷却光伏电池，将光伏电池产生的热量带走，从而降低其温度。
风冷却系统则通过风扇将空气吹过光伏电池表面，形成自然的对流散热，起到降温的效果。
3. 材料选择在光伏电池的设计中，合理选择热导率较高的材料可以提高光伏电池的散热效果。
例如，在背板、支架和散热片等部件中选择高热导材料，以便将光伏电池的热量迅速传导至其他部件，减小其温度。
太阳能光伏电池的光伏电流与电压特性分析
太阳能光伏电池的光伏电流与电压特性分析
太阳能光伏电池是一种利用太阳能直接转化为电能的设备，是清洁能源的重要组成部分。
光伏电池的光伏电流与电压特性是评估其发电效率和性能的重要参数。
光伏电池的光伏电流与电压特性受多种因素影响，包括太阳辐射强度、温度、材料特性等。
其中，太阳辐射强度是影响光伏电流的主要因素之一。
在强阳光下，光伏电池的光伏电流会随之增大；而在弱光照条件下，光伏电流则会减小。
因此，了解光伏电池在不同光照条件下的光伏电流变化规律对于优化其发电效率至关重要。
除了太阳辐射强度外，光伏电池的温度也会对其光伏电流与电压特性产生影响。
一般情况下，光伏电池的温度越高，其光伏电流会越小，而光伏电压会略微增加。
这是因为高温会导致光伏电池内部电子运动加剧，使得光伏电池的内部电阻增加，从而影响光伏电流的产生。
因此，在设计光伏电池系统时需要考虑如何有效降低光伏电池的工作温度，以提高其发电效率。
此外，光伏电池的材料特性也会对其光伏电流与电压特性产生影响。
常见的光伏电池材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅等。
不同的材料具有不同的能带结构和电子迁移特性，因此其光伏电流与电压特性也会有所差异。
研究人员可以通过调节光伏电池的材料结构和加工工艺，来实现更高效率的能量转换。
在实际应用中，光伏电流与电压的特性分析对于评估光伏电池的性能和稳定性至关重要。
通过实验研究和理论分析，我们可以更深入地了解光伏电池的工作原理和性能参数，为优化光伏电池系统的设计提供依据。
未来，随着技术的不断进步和创新，光伏电池的发电效率和可靠性将会得到进一步提升，为推动清洁能源的发展做出贡献。
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下电极
4. 进入电池深处，距离PN结较 远的地方被吸收生成电子-空穴 对的光线，与2类似，无用。 5.被电池吸收，但能量较小不能 产生电子-空穴对的那部分光线， 只能使电池加热，温度上升。
6.没有被吸收透射部分。
光伏电池的工作原理
光生载流子形成电流的过程
太陽光發電(Photovoltaic)原理 (II)
导体、半导体和绝缘体
导体
金属钠
金属镁
导体、半导体和绝缘体
绝缘体 价电子都在满带，导带是空的， 而且满带顶与导带底之间的能 量间隔（即禁带宽度）大。 禁带宽度≥5eV 在外电场作用下，满带中的电 子不能越过禁带跃迁到导带中， 故不能导电。
Eg
导体、半导体和绝缘体
半导体 满带被电子充满，导带是 空的，便禁带宽度很窄。 由于禁带宽度小，因此当 光照或在外电场作用下， 使满带上的电子，很容易 跃迁到导带上，使原来空 的导带充填电子，同时在 满带上留下空穴。
当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少 子数目相同时，达到动态平衡，就形成了PN结。
PN结受光照后，光伏效应
半导体吸收光能产生带 正电和负电的粒子（空 穴和电子），在内建电 场作用下，电子（－） 朝 N 型半导体汇 集 ， 而 空穴（＋）则朝P型半 导体汇集。如果外电路 处于开路状态，那么这 些光生电子和空穴积累 在 pn 结附近，使 p 区获 得附加正电荷，n区获得 附加负电荷，这样在 pn 结上产生一个光生电动 势。
Li原子电子构型是1s22s1
2s 能 量
2s带半充满 （导带） 禁带
1s
1s带全满 （满带） Li能带示意图
能带中的电子分布
满带：能带中所有能级（轨道）均有电子占 据，为由充满电子的原子轨道能级所形成的低 能量能带。 空带：能带中所有能级（轨道）均无电子占 据。 禁带：不允许有电子占据的能量范围。禁带 宽度（满带与空带的能量间隔）称为带隙。
光伏电池的等效电路图
4.Id为暗电流。
测试输出特性
等效电路图的理想形式
P N
由于电路中无电源，电压 U=IR 实际加在太阳电池的结上， 即结处于正向偏置。一旦结处 于正向偏置时，二极管电流 Id=I0[exp(qU/nkT)-1]朝着与光 激发产生的载流子形成的光电 流Iph相反的方向流动。
(1) 因而流入 I I ph I d I ph I 0 exp qU nkT 1 负载电阻的 电流值为
Formation of intrinsic carriers
本征激发的特点
复合： 自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成 对消失的过程。
漂移： 自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。
结论: 1. 本征半导体的电子空穴成对出现, 且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
少數載子
+
+-
Pho- - - -
多數載子
Ec
電子-電洞對 (Electronhole pair) +-
-
P N
+
+
+
-
Ef +
+ + +
少數載子
-
P +- N P N
+ + + + Ev + +
多數載子
+ + + + +
PN(照光狀態)
- - - - -
作业
• 1. 用能带理论解释导体和半导体的导电机 理。 • 2. 阐述PN结的形成过程，并画出示意图。
2 .2硅型光伏电池的电特性
2.2.1 等效电路 2.2.2 光伏电池伏安特性曲线 2.2.3 输出功率和输出因子 2.2.4 输出效率
2.2.1光伏电池的等效电路
P N
少子的漂移，导致P区出现 空穴的积聚，N区出现电子的积 聚。反过来，这种电荷积聚会消 弱内建电场，使得少子漂移效应 减弱，光电流输出变小。相当于 出现暗电流（Id）！
等效电路中符号的说明
L
1.RL为外负载电阻。
2.Rs为串联电阻。一般小于1Ω. 前面和背面的电极接触，以及材 料本身具有一定的电阻率。 3.Rsh为旁路电阻。由于电池边沿的
漏电和制作金属化电极时，在电池 的微裂纹、划痕等处形成的金属桥 漏电等，使一部分本应通过负载的 电流短路，这种作用的大小可用一 并联电阻RSh来等效 。
负载 load
反向饱和电流
指给PN结加一反偏电压时，外加的电压使得 PN结的耗尽层变宽，结电场（即内建电场）变大， 电子的电势能增加，P区和N区的多数载流子（P 区多子为空穴，N区多子为电子）就很难越过势 垒，因此扩散电流趋近于零； 但是由于结电场的增加，使得N区和P区中的 少数载流子更容易产生漂移运动，因此在这种情 况下，PN结内的电流由起支配作用的漂移电流决 定。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反，表 现在外电路上有一个流入N区的反向电流，它是 由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流 子是由本征激发而产生的，在温度一定的情况下， 热激发产生的少子数量是一定的，电流趋于恒定。
Compensated semiconductor（补偿半导体） Non-compensated semiconductor（非补偿半导体）
（1）Intrinsic semiconductor
完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本 征半导体。
硅（锗）的原子结构
Si 2 8 4 Ge 2 8 18 4
I0反映光生电池对光生载流子 的最大复合能力
--------(1)式
问题1：为什么可把太阳能电池的内部看成一个电 流源（光电池）和一个硅二极管的复合体：
光伏电池无光照时就是一个PN结，有光照时， 会产生光生电动势和光伏电流。
（1）产生光伏电流的原因是： 光照时，本征激 发产生的电子聚集在N端，空穴汇聚在P端，破 坏了光照前的平衡。电子通过外回路由N P,电 流是P N。
硅原子 空穴 空穴被认为带一个 单位的正电荷，并 且可以移动。
Si B
Si
Si P型硅表示
硼原子
N 型半导体和 P型半导体
N型 +4 +4 +4 +4 P型 +4 +4
+4 磷原子
+5
+4 自由电子
+4 硼原子
+3
+4 空穴
电子数 > 空穴数 电子为多数载流子(多子) 施主 离子 空穴为少数载流子(少子) 原子 载流子数 = 电子数 + 空穴数 电子数
能带理论（补充内容）
E
E7
E6
3 a
2 a
a
0
a
2 a
3 a
E5 E4 E3 E2 E1
k
E ~ k 曲线的表达图式
能带理论的基本要点
量子力学计算表明,固体中若有N个原子,由于各原 子间的相互作用,对应于原来孤立原子的每一个能 级,变成了N条靠得很近的能级,称为能带。
能带宽度E,量级为E～eV，若 N~1023, 两能级的间距约10-23eV。 •越是外层电子，E越大。 •点阵间距越小，E越大。 •两个能带有可能重叠。
（2）载流子的汇聚会在PN结内产生一个与原内 建电场方向相反的附加电场，在一定程度上降低 了原内建电场。相当与PN节的正向偏置。（如果
外回路断开内建电场和载流子汇聚产生的电场在内部抵消，达到平衡。）
等效电路中各变量之间的关系
L
(1) I d I 0 exp qU d AkT 1
(a)开路电压
当太阳电池处于开路状态时，对 应光电流的大小产生电动势，这 就是开路电压。
理想情况下, 流入负载电阻的 电流值为
I I ph I d I ph I 0 exp qU D nkT 1
设Ι=0（开路），Ιph＝ΙSC，则
nkT U oc ln I sc I 0 1 q
第二章 光伏电池及其特性
1. Principle of Solar Cells 2 .硅型光伏电池的电特性 3.光伏电池的外特性 4. 光伏电池性能的检测 5.光伏电池的结构和分类
photovoltaic cells
2.1 Principle of Solar Cells
2.1.1半导体的基础知识
简化模型
+4 惯性核
价电子
(a) Diamond lattice.
(b) Zincblende lattice.
Covalence Bonds
共价键共 用电子对
+4表示除 去价电子 后的原子
A tetrahedron bond (a) 3-D. (b) 2-D
本征激发
在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价 键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一 个空位（空穴）的过程。
太阳电池发电原理示意图
光伏电池的光照的详细情况
1.电池表面被反射回去的光线
2.刚进入电池表面被吸收生成电 子-空穴对的光线，其中大部分 是吸收系数较大的短波光线。它 们产生的电子-空穴对来不及到 达PN结就很快被复合还原。
+
+
-
+
+
3.PN结附近被吸收生成电子空穴对的那部分光线。光生 少数载流子在电场作用下漂 移能够产生光生电动势。
半导体 —导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 本征半导体 —纯净的半导体。如硅、锗单晶体。 掺杂半导体 --