硅光電池的結(jié)構(gòu)及工作原理
出處：dengm 發(fā)布于：2008-04-23 14:24:37
硅光電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它實質(zhì)上是一個大面積的半導(dǎo)體PN結(jié)。硅光電池的基體材料為一薄片P型單晶硅，其厚度在0.44mm以柵狀電極下，在它的表面上利用熱擴(kuò)散法生成一層N型受光層，基體和受光層的交接處形成PN結(jié)。在N型受光層上制作有柵狀負(fù)電極，另外在受光面上還均勻覆蓋有抗反射膜，它是一層很薄的天藍(lán)色一氧化硅膜，可以使電池對有效人射光的吸收率達(dá)到90%以上，并使硅光電池的短路電流增加25%-30%。
圖:硅光電池結(jié)構(gòu)示意圖
以硅材料為基體的硅光電池，可以使用單晶硅、多晶硅、非晶硅來制造。單晶硅光電池是目前應(yīng)用廣的一種，它有2CR和2DR兩種類型，其中2CR型硅光電池采用N型單晶硅制造，2DR型硅光電池剛采用P型單晶硅制造。
硅光電池的工作原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射在硅光電池的PN結(jié)區(qū)時，會在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子一空穴對。PN結(jié)兩邊的光生電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，屬于多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層。結(jié)果，P區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使每個區(qū)中的光生電子一空穴對分割開來。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在p區(qū)的集結(jié)使P區(qū)帶正電。P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動勢。當(dāng)硅光電池接人負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE，負(fù)載中即得到功率輸出。
圖:硅光電池結(jié)構(gòu)示意圖
以硅材料為基體的硅光電池，可以使用單晶硅、多晶硅、非晶硅來制造。單晶硅光電池是目前應(yīng)用廣的一種，它有2CR和2DR兩種類型，其中2CR型硅光電池采用N型單晶硅制造，2DR型硅光電池剛采用P型單晶硅制造。
硅光電池的工作原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射在硅光電池的PN結(jié)區(qū)時，會在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子一空穴對。PN結(jié)兩邊的光生電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，屬于多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層。結(jié)果，P區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使每個區(qū)中的光生電子一空穴對分割開來。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在p區(qū)的集結(jié)使P區(qū)帶正電。P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動勢。當(dāng)硅光電池接人負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE，負(fù)載中即得到功率輸出。
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