半导体器件 - 光伏电池

一个基本的光伏电池由一个n型和一个p型半导体形成pn结组成。上部区域被扩展并透明，通常暴露在阳光下。这些二极管或电池非常特殊，当暴露在光线下时会产生电压。这些电池将光能直接转换为电能。

下图显示了光伏电池的符号。

光伏电池的工作原理

光伏电池的构造类似于PN结二极管。当没有光照射时，设备中没有电流流动。在这种状态下，电池将无法产生电流。

必须正确地对电池进行偏置，这需要一定量的光。一旦光照射，就可以观察到PN结二极管的显著状态。结果，电子获得足够的能量并从母原子中分离出来。这些在耗尽区新产生的电子-空穴对穿过结点。

在此过程中，电子由于其正常的正离子浓度而移动到N型材料中。同样，空穴由于其负离子含量而扫入P型材料。这导致N型材料立即带上负电荷，而P型材料带上正电荷。然后，PN结作为响应提供一个小电压。

光伏电池的特性

左边的下图显示了其中一个特性，即光电二极管的反向电流（I_R）和光照强度（E）之间的关系图。IR 在纵轴上测量，光照强度在横轴上测量。该图是一条穿过零点的直线。

即，I_R = mE

m = 图形直线斜率

参数m是二极管的灵敏度。

右边的图显示了光电二极管的另一个特性，即光电二极管的反向电流（I_R）和反向电压之间的关系图。从图中可以清楚地看出，对于给定的反向电压，随着PN结上的光照强度增加，反向电流也增加。

当光照射时，这些电池通常向负载设备供电。如果需要更大的电压，则使用这些电池的阵列来提供相同的电压。因此，光伏电池用于光能充足的应用场合。