太阳能电池工作原理

太阳能电池的工作原理:

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能出现光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的用途下，将会有电流流过外部电路出现一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程

太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。

当光照射到pn结上时，出现电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。

光生电场除了部分抵消势垒电场的用途外，还使p区带正电，N区带负电，在N区和P区之间的薄层就出现电动势，这就是光生伏特效应。

此时，假如将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，另一方面，若将PN结两端开路，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间就出现了电位差。可以测得这个值，并称为开路电压。由于此时结处于正向偏置，因此，上述短路光电流和二极管的正向电流相等，并由此可以决定电位差的值。