半導體器件 - 光伏電池

一個基本的光伏電池由一個n型和一個p型半導體形成pn結組成。上部區域被擴充套件並透明，通常暴露在陽光下。這些二極體或電池非常特殊，當暴露在光線下時會產生電壓。這些電池將光能直接轉換為電能。

下圖顯示了光伏電池的符號。

光伏電池的工作原理

光伏電池的構造類似於PN接面二極體。當沒有光照射時，裝置中沒有電流流動。在這種狀態下，電池將無法產生電流。

必須正確地對電池進行偏置，這需要一定量的光。一旦光照射，就可以觀察到PN接面二極體的顯著狀態。結果，電子獲得足夠的能量並從母原子中分離出來。這些在耗盡區新產生的電子-空穴對穿過結點。

在此過程中，電子由於其正常的正離子濃度而移動到N型材料中。同樣，空穴由於其負離子含量而掃入P型材料。這導致N型材料立即帶上負電荷，而P型材料帶上正電荷。然後，PN接面作為響應提供一個小電壓。

光伏電池的特性

左邊的下圖顯示了其中一個特性，即光電二極體的反向電流（I_R）和光照強度（E）之間的關係圖。IR 在縱軸上測量，光照強度在橫軸上測量。該圖是一條穿過零點的直線。

即，I_R = mE

m = 圖形直線斜率

引數m是二極體的靈敏度。

右邊的圖顯示了光電二極體的另一個特性，即光電二極體的反向電流（I_R）和反向電壓之間的關係圖。從圖中可以清楚地看出，對於給定的反向電壓，隨著PN接面上的光照強度增加，反向電流也增加。

當光照射時，這些電池通常向負載裝置供電。如果需要更大的電壓，則使用這些電池的陣列來提供相同的電壓。因此，光伏電池用於光能充足的應用場合。