光電池結構

光電池是一種特殊的半導體二極管，能將可見光轉(zhuǎn)化為直流電。有的光電池還可以將紅外光和紫外光轉(zhuǎn)化為直流電。光電池是太陽能電力系統(tǒng)內(nèi)部的一個組成部分，太陽能電力系統(tǒng)在替代電力能源方面正有著越來越重要的地位。最早的光電池是用摻雜的氧化硅來制作的，摻雜的目的是為了影響電子或空穴的行為。其它的材料，例如CIS，CdTe和GaAs，也已經(jīng)被開發(fā)用來作為光電池的材料。有二種基本類型的半導體材料，分別叫做正電型(或P型態(tài))和負電型(或N型態(tài))。在一個PV電池中，這些材料的薄片被一起放置，而且他們之間的實際交界叫做P-N結。通過這種結構方式，P-N結暴露于可見光，紅外光或紫外線下，當射線照射到P-N結的時候，在P-N結的兩側產(chǎn)生電壓，這樣連接到P型材料和N型材料上的電極之間就會有電流通過。 一套PV電池能被一起連接形成太陽的模組，行列或面板。用來產(chǎn)生可用電能的PV電池就是光電伏特計。光電伏特計的主要優(yōu)點之一是沒有污染，只需要裝置和陽光就可工作。另外的一個優(yōu)點是太陽能是無限的。一旦光電伏特計系統(tǒng)被安裝，它能提供在數(shù)年內(nèi)提供能量而不需要花費，并且只需要最小的維護。

光電池是能在光的照射下產(chǎn)生電動勢的元件。用于光電轉(zhuǎn)換、光電探測及光能利用等方面。人們最早發(fā)現(xiàn)和應用的是硒光電池。它的原理是硒在光作用下產(chǎn)生電子被電極收集而產(chǎn)生電動勢。后來又發(fā)現(xiàn)和應用了各種半導體材料的光電池，如硅光電池、硫化銀電池等。它的原理是半導體的p-n結在光的作用下產(chǎn)生新的電子-空穴對，電子和空穴在p-n結電場的作用下移動到結的兩邊形成附加電勢差。

光伏發(fā)電設備極為精 煉,可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護簡便。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但是成本較高;非晶硅太陽電池則具有生產(chǎn)效率高，成本低廉，但是轉(zhuǎn)換效率較低，而且效率衰減得比較厲害;鑄造多晶硅太陽能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換的效率，而且性能價格比最高;薄膜晶體硅太陽能電池則還只能處在研發(fā)階段。

光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面:一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中 繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源;二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等;三是并網(wǎng)發(fā)電，這 在發(fā)達國家已經(jīng)大面積推廣實施。我國并網(wǎng)發(fā)電還未起步，不過，2008年北京奧運會部分用電將會由太陽能發(fā)電和風力發(fā)電提供。

太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨立使用還是并 網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要 由太陽能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件。理論上講,光伏發(fā)電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。以晶體硅材料制備的太陽能電池主要包括:單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。鑄造多晶硅太陽能電池已經(jīng)取代直拉單晶硅成為最主要的光伏材料。但是鑄造多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池，材料中的各種缺陷，如晶界、位錯、微缺陷，和材料中的雜質(zhì)碳和氧，以及工藝過程中玷污的過渡族金屬被認為是電池轉(zhuǎn)換效率較低的關鍵原因，因此關于鑄造多晶硅中缺陷和雜質(zhì)規(guī)律的研究，以及工藝中采用合適的吸雜，鈍化工藝是進一步提高鑄造多晶硅電池的關鍵。量產(chǎn)的單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率在17%左右，多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率在16%左右。而薄膜電池量產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%左右。

除了常用的單晶、多晶、非晶硅電池之外，多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種: a)硫化鎘太陽能電池 b)砷化鎵太陽能電池 c) 銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池)