单晶硅太阳电池性能测试实验
实验一、单晶硅太阳电池特性测试
一、
实验目的
1．了解单晶硅太阳电池的工作原理和结构。 2．了解单晶硅太阳电池的外特性。
3．了解单晶硅太阳电池外特性的影响因素。
二、 实验仪器
1．单晶硅太阳电池板 一块 2．单晶硅太阳电池阵列 一块 3．光源（氙灯） 一套 4．调压器 一台 5．数字万用表 两块 6．定值变阻 若干 7．光辐射计 一块
三、 实验任务
1． 模拟太阳光条件下，单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。
测量记录日期、时间和地点，绘制电池的外形结构图并记录电池几何参数（用于计算电池面积），并记录太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。
(1) 在室内太阳光模拟器下，分别测试光强为1 sun （1000 W/m 2）、0.5 sun （500 W/m 2）下的电池短路电流（I sc ）和空载电压（U oc ），以及输出外
特性曲线。
(2) 具体测量方法：分别在上述一定光强下，逐步改变电阻箱（负载）的阻值R L ，分别测量电池两端的I 和U 。根据测量结果绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。
图1 单晶硅电池阵列外特性测试
2．自然太阳光条件下，单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。
(1)选择户外有太阳光的地方，记录天气状况，测试时间，并测试太阳
光辐射强度；
(2)改变单晶硅电池板与地平线的夹角，分别测量在0o、30o和45o夹
角下，电池的短路电流（I sc）和空载电压（U oc）。
(3)分别在上述夹角下，逐步改变电阻箱的阻值（即负载电阻）R L，测
量不同电阻值下的电池两端的I和U，以绘制上述不同条件下的电
池外特性曲线。
3．单晶硅太阳电池电池阵列板的的输出外特性
测量记录日期、时间和地点；记录太阳电池阵列的结构与几何尺寸，应于估算电池面积；记录天气状况、太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。
(1)在太阳光照下，水平放置电池阵列板，先测试出在当前光照下的短路电
流（I sc）和空载电压（U oc），在逐步改变负载，测量电池阵列的输出外
特性。
(2)用黑色遮光板遮住一半面积的阵列板，记录电池的短路电流（I sc）和空
载电压（U oc），进一步测量该条件下的外特性曲线。
四、实验结果
1．绘制单电池与阵列板串并联方式简图，标明单电池与电池阵列的有效面积。
单电池有效面积：10.84cm2
电池阵列有效面积：36*10.84cm2
2．整理实验数据，分别绘出单晶硅电池单电池、电池阵列板在不同测试条件下的外特性。
(1)自然光条件下：
0度
填充因子：0.45
效率：6.00%
图一：0度单电池外特性
单电池30度
填充因子：0.44
效率：6.10%
图二：30度单电池外特性
单电池45度
填充因子：0.43
效率：6.10%
图三：45度单电池外特性（2）单晶硅单电池室内
入射光强：100 mw/cm2
填充因子：0.19
效率：0.52%
图四：单晶硅单电池室内100 mw/cm2入射光强外特性
入射光强：60mw/cm2
填充因子：0.26
效率：087%
图五：单晶硅单电池室内60 mw/cm2入射光强外特性
（3）单晶硅模块在自然光条件下
填充因子：0.68
效率：10.90%
图六：单晶硅模块自然光条下的外特性
单晶硅模块遮一半
填充因子：0.23
效率：0.05%
图六：单晶硅模块遮一半自然光条下的外特性
3．根据测试数据，分析模拟光强对单电池电池I sc和U oc的的影响，并分析所测得的I sc和U oc的实验数据是否复合理论结果。
光强越大,电压和电流都增大。
符合理论结果。因为单晶硅单电池在室内100mw/cm2下开路电压时
0.556V，短路电流时95.6mA
单晶硅单电池在室内60 mw/cm2下开路电压时0.51V，短路电流时79mA
4．分析单电池电池板的放置角度对输出特性、最大输出功率的影响特征。
放置角度影响输入光强，光强增加，电流增大,电压不变,输出功率增大,效率增大。
但实验数据表明实验设置的三个角度下测得的填充因子和效率基本一致。
分别是：
0度
填充因子：0.45
效率：6.00%
单电池30度
填充因子：0.44
效率：6.10%
单电池45度
填充因子：0.43
效率：6.10%
分析原因是由于西安的纬度决定了所设置的30度和45度刚好处于最大入射光强角度的两边，即入射光强基本一致。猜测另一个原因是：当天测试环境下原本的太阳光就不强，即使发生电池与入射光的角度差异，带来的入射光强差基本可以忽略。
5．分析单晶硅电池板一半面积被遮挡的情况下电池输出性能变化原因，分析单晶硅光伏单电池与电池阵列板输出特性的差异及影响因素，了解串关联结构的特征。
由于本组测试时是正午，用来遮挡电池板的挡光纸不能完全遮住太阳光，电池在微弱的入射光下，产生了极小的电流。实验结果得到单晶硅模块在遮一半时测得短路电流为1.9mA。
另一方面，被遮挡的部分变为较大的电阻,其他部位的电阻变化对内阻影响不大,可看做恒定内阻。
可以从实验结果中得到：单晶硅模块在遮一半时的电压比单晶硅单电池大得多，因为模块式单电池的串联结构，回路电压是每个单电池电压之和。
1单晶硅片--(企业标准)
太阳能级单晶硅片 1 范围 本标准规定了太阳能级单晶硅片的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于太阳能电池用的太阳能级单晶硅片（以下简称单晶硅片）。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划3 术语和定义 3.1 本产品导电类型为p-型半导体硅片 导电类型是指半导体材料中多数载流子的性质所决定的导电特性，本产品导电类型是p-型半导体，其多数载流子为空穴的半导体。 3.2 杂质浓度 单位体积内杂质原子的数目。本产品的主要杂质是指氧含量、碳含量。 3.3 体电阻率 单位体积的材料对于两平行面垂直通过的电流的阻力。一般来说，体电阻率为材料中平行电流的电场强度与电流密度之比。符号为ρ，单位为Ω·cm 。 3.4 四探针 测量材料表面层电阻率的一种探针装置。排列成一直线、间距相等的四根金属探针垂直压在样品表面上，使电流从两外探针之间通过，测量两内探针的电位差。 3.5 寿命 晶体中非平衡载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，它等于非平衡少数载流子浓度衰减到其始值的1/e(e=2.718)所需的时间。又称少数载流子寿命，简称少子寿命。寿命符号τ，单位为μs 。 3.6 孪晶 在晶体中晶体是两部分，彼此成镜象对称的晶体结构。连接两部分的界面称为孪晶或孪晶边界。在金刚石结构中，例如硅，孪晶面为（111）面。 3.7 单晶 不含大角晶界或孪晶界的晶体。 3.8 直拉法（CZ） 本产品单晶硅的生长方式为直拉法，其工艺为沿着垂直方向从熔体中拉制单晶体的方法，又称切克劳斯基法，表示符号为CZ。
硅光电池特性及其应用
硅光电池的特性及其应用 一、实验目的 1、初步了解硅光电池机理 2、测量硅光电池开路电动势、短路电流、内阻和光强之间关系 3、在恒定光照下测量光电流、输出功率与负载之间关系 二、实验原理 在P 型半导体上扩散一薄层施主杂质而形成的p-n 结（如右图），由于光照，在A 、B 电极之间出现一定的电动势。在有外电路时，只要光照不停止，就会源源不断地输出电流，这种现象称为光伏效应。 实验表明：当硅光电池外接负载电阻L R ，其输出电压和电流均随L R 变化而变化。只有当L R 取某一定值时输出功率才能达到最大值m P ，即所谓最佳匹配阻值LB L R R ，而LB R 则取决于硅光电池的内阻Ri= SC OC I V ，因此OC V 、SC I 和i R 都是太阳能电池的重要参数。 FF 是表征硅光电池性能优劣的指标，称为填充因子。 FF 越大，硅光电池的转换效率越高。 FF= VocIsc Pm (1) 图b 是硅光电池的等效电路，在一定负载电阻L R 范围内硅光电池可以近似地视为一个电流源PS I 与内阻i R 并联，和一个很小的电极电阻S R 串联的组合。 三、实验内容 图a 开路电动势、短路电流 与光强关系曲线 图b 太阳能电池等效电路
1、测量开路电动势OC V 与光强D I 的关系，将数据记录表1，并绘制并绘制D I ～OC V 曲线。(将功能开关切换到OC V ) 2、短路电流SC I 的测量 将功能开关切换到SC I ，调节DC 0-1V 电源S U 输出，使微安表读数0I 为10.00-18.00μA （建议取10.00μA ）。 在某一光强D I 下，改变可调电阻R ，使流过检流计（G ）的电流G I 为零。此时AB 两点之间和AC 两点之间的电压应相等,即AB V =AC V 。因而I R=00r I ,即短路电流 SC I =I = R r I 0 0 (r 0为微安计内阻，为10K Ω) 测量不同光强下，短路电流SC I 与光强D I 的关系，将数据记入表2，并绘制SC I ～D I 曲线。 测量开路电压OC V 线路图 测量短路电流SC I 线路图
硅光电池特性测试实验报告
硅光电池特性测试实验报告 系别：电子信息工程系 班级：光电08305班 组长：祝李 组员：贺义贵、何江武、占志武 实验时间：2010年4月2日 指导老师：王凌波 2010.4.6
目录 一、实验目的 二、实验内容 三、实验仪器 四、实验原理 五、注意事项 六、实验步骤 七、实验数据及分析 八、总结
一、实验目的 1、学习掌握硅光电池的工作原理 2、学习掌握硅光电池的基本特性 3、掌握硅光电池基本特性测试方法 4、了解硅光电池的基本应用 二、实验内容 1、硅光电池短路电路测试实验 2、硅光电池开路电压测试实验 3、硅光电池光电特性测试实验 4、硅光电池伏安特性测试实验 5、硅光电池负载特性测试实验 6、硅光电池时间响应测试实验 7、硅光电池光谱特性测试实验 设计实验1：硅光电池光控开关电路设计实验 设计实验2：简易光照度计设计实验 三、实验仪器 1、硅光电池综合实验仪 1个 2、光通路组件 1只 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 5、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台 四、实验原理 1、硅光电池的基本结构 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。 零偏反偏正偏 图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合
太阳能电池探究亮特性光照强度关系
扬州大学物理科学与技术学院 大学物理综合实验训练论文实验名称：太阳能电池探究亮特性光照强度关系 班级：物教1201班 姓名：郑清华 学号：120801117 指导老师：李俊来
太阳能电池探究亮特性光照强度关系 物教1201 郑清华指导老师：李俊来 摘要：本文介绍了太阳能电池研究背景、实验原理等。在不同光强条件对单晶硅太阳电尺进行了测试.研究发现,当光强为3433.56—10617.33W/2 m时,开路电压随着光强的增加呈对数关系增加,短路电流几乎呈线性变化。效率随着光强的增加先增加后减小,最大效率值1、21%。填充因子随着光强的增加减小。 关键词：太阳能电池;输出特性；光强特性。 一、研究背景 随着经济社会的不断发展，能量与能源问题的重要性日益凸显。人类对能源的需求，随着社会经济而急剧膨胀，专家估计目前每年能源总消耗量为200亿吨标准煤，并且其中90%左右为不可再生的化石能源来维持。就目前情况，全球化石能源储备只能维持100年左右。太阳能以其清洁、长久、无害等优点自然而然成为人类可持续发展不得不考虑的能源方式。太阳每年通过大气向地球输送的能量高达3×1024焦耳，而地球上人类一年的能源总需求达到约4.363×1020焦耳，也就是说，如果我们可以收集其中的万分之一到万分之二就足够我们的需求。太阳能是最为清洁的能源，并且不受任何地域限制，随处可取。此外，将太阳能转换为电能后，电能又是应用范围最广，输送最方便的一种能源。 太阳能一般指太阳光的辐射能量。我们知道在太阳内部无时无刻不在进行着氢转变为氦的热核反应，反应过程中伴随着巨大的能量释放到宇宙空间。太阳释放到宇宙空间的所有能量都属于太阳能的范畴。太阳能电池是目前太阳能利用的关键环节，核心概念是pn结和光生伏特效应 晶体硅太阳电池在如今的光伏市场中占据了绝对主导的地位,而且这一地位在今后很长一段时间内不会改变,因此提高晶体硅太阳电池效率,降低生产成本, 使晶体硅太阳电池能与常规能源进行竞争成为现今光伏时代的主题.太阳能是最具发展潜力的新能源。光伏发电是解决能源危机，实现能源可持续发展的重要途径之一。硅太阳能电池是当今市场的主流产品，其最高效率是24.7%，由新南威尔士大学马丁·格林教授研制的PERL单晶硅电池取得单并保持至今。继续提高转换效率十分困难，但电池的效率会随温度和光强变化而变化。因此，研究温度和光强对太阳能电池的影响是必要的。 二、太阳能光伏电池实验 （一）实验目的 1.了解pn结的基本结构与工作原理。 2.了解太阳能电池组件的基本结构，理解其工作原理。
太阳能光伏晶体硅太阳能电池单晶硅片行业分析报告文案
太阳能光伏晶体硅-太阳能电池单晶 硅片 行业分析报告
目录 一、行业管理体制 (4) 1、行业主管部门 (4) 2、行业适用的法律法规 (4) 3、主要产品标准和认证 (9) 二、行业基本情况 (10) 1、太阳能电池工作原理及其分类 (10) （1）工作原理 (10) （2）太阳能电池分类情况 (11) 2、行业的现状及其发展前景 (11) （1）行业发展趋势 (12) （2）我国太阳能光伏行业进入加速发展期 (18) 三、太阳能光伏产业的特点 (20) 1、太阳能发电产业尚未规模化，行业尚处于政策扶持发展阶段，发展空间 巨大 (20) 2、太阳能光伏应用市场具有明显的地域分布特征 (22) 3、随着技术的不断成熟，太阳能光伏发电成本在不断降低 (23) 4、薄膜太阳能电池有所发展，但晶硅太阳能电池仍是太阳能电池的主流产 品 (24) 四、太阳能光伏行业格局 (25) 1、上游行业格局 (26) 2、中游行业格局 (28)
3、下游行业格局 (29) 五、行业的进入壁垒 (30) 1、产品认证、市场品牌及工程业绩壁垒 (31) 2、技术壁垒 (32) 3、资金壁垒 (32) 4、人才壁垒 (32) 六、影响晶硅太阳能电池行业发展的有利和不利因素 (33) 1、有利因素 (33) （1）各国太阳能发电扶持政策不断出台 (33) （2）上游多晶硅行业产能释放，多晶硅料价格回归理性 (34) （3）行业技术发展水平不断提升，促进行业快速发展 (35) 2、不利因素 (35) （1）产业链结构亟待完善 (35) （2）各国市场发展不均衡 (36) 七、太阳能电池竞争格局及主要企业 (36)
太阳能电池基本特性测定试验
太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线； UI U I曲线图；并测量太阳能变化关系，画出2. 有光照时，测量电池在不同负载电阻下，对IUP FF；及填充因子电池的短路电流、开路电压、最大输出功率SCaxOCm IU L的关系，求出它们的近似函数关系。与光照度 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SCOC 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干 供参考． 】【实验原理 区，pn区流向结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由太阳光照在半导体
单晶硅太阳电池检验标准
单晶硅太阳电池检验标准……………………………… EVA检验标准…………………………………………… 钢化玻璃检验标准……………………………………… TPT检验标准…………………………………………… 铝型材检验标准………………………………………… 涂锡焊带检验标准……………………………………… 双组分有机硅导热灌封胶检验标准…………………… 有机硅橡胶密封剂检验标准…………………………… 组件质量检测标准……………………………………… EVA检验标准 晶体硅太阳电池囊封材料是EVA，它乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，化学式结构如下 （CH2—CH2）—（CH—CH2） | O | O — O — CH2 EVA是一种热融胶粘剂，常温下无粘性而具抗粘性，以便操作，经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化，并变的完全透明，长期的实践证明：它在太阳电池封装与户外使用均获得相当满意的效果。 固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性，它将晶体硅片组“上盖下垫”，将硅晶片组包封，并和上层保护材料玻璃，下层保护材料TPT（聚氟乙烯复合膜），利用真空层压技术粘合为一体。 另一方面，它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，并对太阳电池组件的输出有增益作用。 EVA厚度在0.4mm～0.6mm之间，表面平整，厚度均匀，内含交联剂，能在150℃固化温度下交联，采用挤压成型工艺形成稳定胶层。 EVA主要有两种：①快速固化②常规固化，不同的EVA层压过程有所不同 采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.4mm的EVA膜层作为太阳电池的密封剂，使它和玻璃、TPT之间密封粘接。 用于封装硅太阳能电池组件的EVA，主要根据透光性能和耐侯性能进行选择。 1. 原理 EVA具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，低温绕曲性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐侯性，耐化学药品性，热密封性。 EVA的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示）的含量。当MI一定时，VA的弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高，VA的含量降低，则接近聚乙烯的性能。当VA含量一定时，MI降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，
太阳能电池计算完整版
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单晶硅太阳能电池板，铝合金边框，钢化玻璃面板 拍前请确认货期。 详细参数： 多晶硅太阳能板100W可充12V/24V 净重：11KGS 工作电压： 工作电流： 开路电压： 短路电流： 蓄电池：24V/12V 二、产品特点： 采用平均转换效率在15%以上的优质单晶硅太阳电池单片，具有优良的弱光响应性能，符合IEC61215和电气保护II级标准。太阳能电池转换效率高。而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。 太阳能电池板阵列的表面采用高透光绒面钢化玻璃封装，气密性、耐候性好，抗腐蚀。 阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。 太阳能电池板在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。 采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。 太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。 太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。 直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。 带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。 工作温度：-40℃～+90℃ 使用寿命可达20年以上，衰减小于20%。 三、问题集锦： 1、什么是太阳能电池 答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。 晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池需要高纯度的硅原料，一般要求纯度至少是%，也就是一千万个硅原子中最多允许2个杂质原子存在。硅材料是用二氧化硅（SiO2，
硅光电池特性研究
综合设计实验小论文 硅光电池特性研究
摘要:当今世界能源日益短缺，开发太阳能资源成为世界各国能源发展的主要课题。硅光电池可将太阳能转换为电能，实现太阳能的利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性，测量太阳能电池下述特性：1、在没有光照时，太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安特性曲线，并求得电压和电流关系的经验公式。2、测量太阳能电池在光照时的输出特性并求得它的短路电流( I SC)、开路电压( U OC)、最大输出功率 P m及填充因子 FF，填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。3、光照效应：（1）测量短路电流 I SC和相对光强度J /J0之间关系，画出 I SC与相对光强J /J0之间的关系图。（2）测量开路电压U OC和相对光强度J /J0之间的关系，画出U OC与相对光强J /J0之间的关系图 关键字:硅光电池 PN结相对光强开路电压短路电流 1 实验原理 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深入学习硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池的机理。 1.1 PN结的形成及单向导电性 如果采用某种工艺，使一块硅片的一边成为P型半导体，另一边为N型半导体，由于P区有大量空穴（浓度大），而N区的空穴极少（浓度小），因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的N区扩散，并与N区的电子复合，在交界面附近的空穴扩散到N区，在交界面附近一侧的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区。同样，N区的自由电子也要向P区扩散，并与P区的空穴复合，在交界面附近一侧的N区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这些离子是不能移动的，因而在P型半导体和N型半导体交界面两侧形成一层很薄的空间电荷区，也称为耗尽层，这个空间电荷区就是PN结。正负空间电荷在交界面两侧形成一个电场，称为内电场，其方向从带正电的N区指向带负电的P区，如图1所示。空间电荷区的内电场一个方面对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，另一方面对少数载流子（P区的自由电子和N区的空穴）起推动作用，使它们越过空间电荷区进入对方区域。少数载流子在内电场作用下的定向运动称为漂移运动。在一定条
纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业化学教育年级、班级 课程名称综合化学实验课件密码 实验类型□验证□设计□综合实验时间 2０16 年 4 月１9 日 实验指导老师老师实验评分 纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试 一、前言 1.实验目的 (1)了解纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池的组成、工作原理及性能特点; （2)掌握实合成纳米二氧化钛溶胶、组装成电池的方法与原理； (3）学会评价电池性能的方法。 2.实验意义 随着地球上矿物能源日趋枯竭及环境问题的出现，人们不断寻求新能源。太 阳能作为一种可再生能源，具有其它能源所不可比拟的优点) 它取之不尽，用 之不竭，而且分布广泛，价格低廉，使用安全,不会对环境构成任何污染) 将太 阳能转换为电能是利用太阳能的一种重要形式) 在过去的十几年中,利用半导 体光电化学电池替代常规固态光伏半导体太阳能电池来完成太阳能转换的潜在 经济价值日益显现）在众多的半导体材料中,TiO2以其独有的低廉、稳定的特点 得到广泛的应用)辐射到地球表面的太阳光中,紫外光占４%，可见光占43%，N型 半导体ＴiＯ2的带隙为3.２eV，吸收位于紫外区,对可见光的吸收较弱,为了增加 对太阳光的利用率,人们把染料吸附在ＴｉＯ2表面，借助染料对可见光的敏感效应，增加了整个染料敏化太阳能电池对太阳光的吸收率,由此构造了染料敏化太 阳能电池-DSＳC(dyｅ-sensitiｚeｄｓolar cｅlｌ)电池。 3.文献综述与总结
我国在染料敏化纳TｉO２太阳能电池的研究中也取得了不少阶段性的成果。２０04年1０月中国科学院等离子体物理研究所承担的大面积染料敏化纳米ＴIO:薄膜太阳电池研究项目取得了重大的突破性进展,建成了500W规模的小型示范电站,光电转化效率可以达到5％[1]。２0０５年,孟庆波与陈立泉等合作，合成了一种新型的具有单碘离子输运特性的有机合成化合物固态电解质，研制的固态复合电解质纳米晶染料敏化太阳电池的光电转化效率达到了5．48％。这些都为染料敏化纳米ＴｉＯ2太阳电池的最终产业化奠定了坚实的基础。 我国己将染料敏化纳米晶太阳能电池的研究列入“97３”重大课题研究，小面积染料敏化纳米ＴiＯ2太阳电池光电转化效率已突破11％。由于封装技术,液体电解质存在不稳定等问题，提高封装技术，和引入固态电解质便成为这种电池研究的重要方向。 染料敏化太阳能电池存在的问题 研究工作者一们发现ＤSＳC的实用化还存在着一些问题:（l）液态电解质容易导致 ＴiO２表面上染料的脱落,从而影响电池的稳定性;（2)液态电解质中的溶剂易挥发,可能会与染料作用导致染料发生光而影响电池的稳定性;(3)液态电解质中的溶剂易挥发,可能会与染料作用导致染料发生光降解;(4）密封困难,且电解质可能与密封剂反应，容易漏液,从而导致电池寿命大大下降；（5)液态电解质本身不稳定,易发生化学变化，从而使太阳能电池失效;(6)电解质中的氧化还原电对在高强度光照下不稳定。由于DＳSC电池具有低成本、高效率的特点，所以有着很大发展潜力,已经引起了人们的广泛关注。一我们相信,在不久的将来，随着科学技术的进一步发展，这种太阳能电池将会有着十分广阔的应用前景。 二、实验部分 1 基本原理 (1）ＤSSＣ结构和工作原理 染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池（DSSC）是由导电玻璃、吸附染料的纳米晶二氧化钛薄膜、两极间的电解质（常用I-/I3-)和镀铂导电玻璃对电极组成
硅光电池特性的研究实验报告2
硅光电池基本特性的研究 太阳能是一种清洁能源、绿色能源，许多国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究和利用。硅光电池是一种典型的太阳能电池，在日光的照射下，可将太阳辐射能直接转换为电能，具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，转换效率高，能耐高温辐射等一系列优点，是应用极其广泛的一种光电传感器。因此，在普通物理实验中开设硅光电池的特性研究实验，介绍硅光电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。 [实验目的] 1．测量太阳能电池在无光照时的伏安特性曲线； 2.测量太阳能电池在光照时的输出特性，并求其的短路电流I SC、开路电压 U OC、最大FF 3.测量太阳能电池的短路电流I及开路电压U与相对光强J /J0的关系，求出它们的近似函数关系； [实验原理] 1、硅光电池的基本结构 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。 零偏反偏正偏 图 2-1. 半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 图2-1是半导体PN结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P型和N型半导体材料结合时，由于P型材料空穴多电子少，而N型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N型材料这边扩散，N型材料中的电子向P型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P型区出现负电荷，N型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当PN 结反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当PN结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，
太阳能光伏电池测试与分析
哈尔滨工业大学创新实验报告 ogyhTecnolI nstitute of Harbin 验创新实近代 光学 实验名称：太阳能光伏电池测试与分析 院 系： 专 业： 名：姓
号：学 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学． 哈尔滨工业大学创新实验报告 一、实验目的 1、了解pn结基本结构和工作原理； 2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理； 3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系； 4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能电池特性的影响； 5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分析实验数据与理论结果间存在差异的原因。 二、实验原理 1、光生伏特效应 半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。 常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。 非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
单晶硅太阳电池性能测试实验
实验一、单晶硅太阳电池特性测试 一、 实验目的 1．了解单晶硅太阳电池的工作原理和结构。 2．了解单晶硅太阳电池的外特性。 3．了解单晶硅太阳电池外特性的影响因素。 二、 实验仪器 1．单晶硅太阳电池板 一块 2．单晶硅太阳电池阵列 一块 3．光源（氙灯） 一套 4．调压器 一台 5．数字万用表 两块 6．定值变阻 若干 7．光辐射计 一块 三、 实验任务 1． 模拟太阳光条件下，单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。 测量记录日期、时间和地点，绘制电池的外形结构图并记录电池几何参数（用于计算电池面积），并记录太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。 (1) 在室内太阳光模拟器下，分别测试光强为1 sun （1000 W/m 2）、0.5 sun （500 W/m 2）下的电池短路电流（I sc ）和空载电压（U oc ），以及输出外 特性曲线。 (2) 具体测量方法：分别在上述一定光强下，逐步改变电阻箱（负载）的阻值R L ，分别测量电池两端的I 和U 。根据测量结果绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。 图1 单晶硅电池阵列外特性测试
2．自然太阳光条件下，单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。 (1)选择户外有太阳光的地方，记录天气状况，测试时间，并测试太阳 光辐射强度； (2)改变单晶硅电池板与地平线的夹角，分别测量在0o、30o和45o夹 角下，电池的短路电流（I sc）和空载电压（U oc）。 (3)分别在上述夹角下，逐步改变电阻箱的阻值（即负载电阻）R L，测 量不同电阻值下的电池两端的I和U，以绘制上述不同条件下的电 池外特性曲线。 3．单晶硅太阳电池电池阵列板的的输出外特性 测量记录日期、时间和地点；记录太阳电池阵列的结构与几何尺寸，应于估算电池面积；记录天气状况、太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。 (1)在太阳光照下，水平放置电池阵列板，先测试出在当前光照下的短路电 流（I sc）和空载电压（U oc），在逐步改变负载，测量电池阵列的输出外 特性。 (2)用黑色遮光板遮住一半面积的阵列板，记录电池的短路电流（I sc）和空 载电压（U oc），进一步测量该条件下的外特性曲线。 四、实验结果 1．绘制单电池与阵列板串并联方式简图，标明单电池与电池阵列的有效面积。 单电池有效面积：10.84cm2 电池阵列有效面积：36*10.84cm2 2．整理实验数据，分别绘出单晶硅电池单电池、电池阵列板在不同测试条件下的外特性。 (1)自然光条件下： 0度
单晶硅太阳能电池板详细参数
单晶硅太阳能电池板，铝合金边框，钢化玻璃面板详细参数：单晶硅太阳能板100W 尺寸：963x805x35MM 净重：11KGS 工作电压：33.5V 工作电流：2.99A 开路电压：41.5V 短路电流：3.57A 蓄电池：24v 二、产品特点：采用平均转换效率在15%以上的优质单晶硅太阳电池单片，具有优良的弱光响应性能，符合IEC61215 和电气保护II 级标准。太阳能电池转换效率高。而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。太阳能电池板阵列的表面采用高透光绒面钢化玻璃封装，气密性、耐候性好，抗腐蚀。阳极氧化铝边框：机械强 度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。 太阳能电池板在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC 国际标准。太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA 材料以及TPT 复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能ABS 塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。工作温度：-40℃～+90℃使用寿命可达20 年以上，衰减小于20%。三、问题集锦：1、什么是太阳能电池答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池需要高纯度的硅原料，一般要求纯度至少是99. 99998%，也就是一千万个硅原子中最多允许2 个杂质原子存在。硅材料是用二氧化硅（SiO2，也就是我们所熟悉的沙子）作为原料，将其熔化并除去杂质就可制取粗级硅。从二氧化硅到太阳能电池片，涉及多个生产工艺和过程，一般大致分为：二氧化硅—> 冶金级硅—>高纯三氯氢硅—>高纯度多晶硅—>单晶硅棒或多晶硅锭—>硅片—>太阳能电池片。2、什么是单晶硅太阳能电池板答：单晶硅太阳能电池片主要是使用单晶硅来制造，与其他种类的太阳能电池片相比，单晶硅电池片的转换效率最高。在初期，单晶硅太阳能电池片占领绝大部份市场份额，在1998 年后才退居多晶硅之后，市场份额占据第二。由于近几年多晶硅原料紧缺，在2004 年之后，单晶硅的市场份额又略有上升，现在市面上看到的电池有单晶硅居多。单晶硅太阳能电池片的硅结晶体非常完美，其光学、电性能及力学性能都非常的均匀一致，电池的颜色多为黑色或深色，特别适合切割成小片制作成小型的消费产品。单晶硅电池片在实验室实现的转换效率为24.7%.普通商品化的转换效率为10%-1 8%。单晶硅太阳能电池片因为制作工艺问题，一般其半成硅锭为圆柱进，然后经过切片->清洗->扩散制结->去除背极->制作电极->腐蚀周边->蒸镀减反射膜等工蕊制成成品。一般单晶硅太阳能电池四个角为圆角。单晶硅太阳能电池片的厚度一般为200uM- 350uM 厚，现在的生产趋势是向超薄及高效方向发展，德国太阳能电池片厂家已经证实40uM 厚的单晶硅可达到20%的转换效率。3、什么是多晶硅太阳能电池板答：在制作多晶硅太阳能电池时，作为原料的高纯硅不是再提纯成单晶，而是熔化浇铸成正方形的硅锭，然后再加工单晶硅一样切成薄片和进行类似的加工。多晶硅从其表面很容易进行辨认，硅片是由大量不同大小的结晶区域组成（表面有晶体结晶状），其发电机制与单晶相同，但由于硅片由多个不同大小、不同取向的晶粒组在，其晶粒界面处光电转换易受到干扰，因而多晶硅的转换效率相对较低，同时，多晶硅的光学、电性能及力学性能一致性没有单晶硅太阳能电池好。多晶硅太阳能电池实验室最高效率达到20.3%,商品化的一般为10%-16%，多晶硅太阳能电池是正方形片，在制作太阳能组件时有最高的填充率，产品相对也比较美观。多晶硅太阳能电池片的厚度一般为220uM-300uM 厚，有些厂家已有生产180uM 厚的太阳能电池片，并且向薄发展，更以节约昂贵的硅材料。4、怎么区分单晶硅和多晶硅答：多晶片是直角的正方形或长方形，单晶的四个角有接近圆形的
单晶硅太阳电池性能测试实验.
实验一、单晶硅太阳电池特性测试 一、 实验目的 1.了解单晶硅太阳电池的工作原理和结构。 2.了解单晶硅太阳电池的外特性。 3.了解单晶硅太阳电池外特性的影响因素。 二、实验仪器 1.单晶硅太阳电池板一块 2.单晶硅太阳电池阵列一块 3.光源(氙灯一套 4.调压器一台 5.数字万用表两块 6.定值变阻若干 7.光辐射计一块 三、实验任务 1. 模拟太阳光条件下,单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。 测量记录日期、时间和地点,绘制电池的外形结构图并记录电池几何参数 (用于计算电池面积 ,并记录太阳光当时辐射强度,按照图 1所示实验原理图接线。 (1 在室内太阳光模拟器下,分别测试光强为 1 sun (1000 W/m2 、 0.5 sun (500 W/m2下的电池短路电流(I sc 和空载电压(U oc ,以及输出外 特性曲线。
(2 具体测量方法:分别在上述一定光强下,逐步改变电阻箱(负载的阻值 R L ,分别测量电池两端的 I 和 U 。根据测量结果绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。 图 1 单晶硅电池阵列外特性测试 2. 自然太阳光条件下,单晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线。 (1选择户外有太阳光的地方,记录天气状况,测试时间,并测试太阳光辐射强度; (2改变单晶硅电池板与地平线的夹角,分别测量在 0o 、 30o 和 45o 夹角下,电池的短路电流(I sc 和空载电压(U oc 。 (3分别在上述夹角下,逐步改变电阻箱的阻值(即负载电阻 R L ,测量不同电阻值下的电池两端的 I 和 U ,以绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。 3. 单晶硅太阳电池电池阵列板的的输出外特性 测量记录日期、时间和地点;记录太阳电池阵列的结构与几何尺寸,应于估算电池面积;记录天气状况、太阳光当时辐射强度,按照图 1所示实验原理图接线。 (1在太阳光照下,水平放置电池阵列板,先测试出在当前光照下的短路电流(I sc 和空载电压(U oc ,在逐步改变负载,测量电池阵列的输出外特性。 (2用黑色遮光板遮住一半面积的阵列板,记录电池的短路电流(I sc 和空载电压(U oc ,进一步测量该条件下的外特性曲线。 四、实验结果 1.绘制单电池与阵列板串并联方式简图,标明单电池与电池阵列的有效面积。 单电池有效面积:10.84cm2 电池阵列有效面积:36*10.84cm2
硅酸钠在太阳能电池单晶硅表面织构化的作用
第33卷第12期硅酸盐学报Vol.33,No.12 2005年12月J OURNAL OF T H E CHIN ESE CERAMIC SOCIET Y December,2005硅酸钠在太阳能电池单晶硅表面织构化的作用 杨志平1,杨 勇1,2,励旭东2,许 颖2,王文静2 (1.河北大学物理科学与技术学院,河北 保定 071002;2.北京市太阳能研究所,北京 100083) 摘 要:在单晶硅太阳电池的制备过程中,通常利用晶体硅[100]和[111]不同晶向在碱溶液中各向异性腐蚀特性,在表面形成类似于“金字塔”的绒面结构,使得入射光在硅片表面多次反射,提高入射光吸收效率,可提高单晶硅太阳电池的转换效率。实验探索了一种廉价的硅织构化腐蚀技术,即单独采用Na2SiO3代替传统的氢氧化钠和异丙醇溶液,以减少价格较高的异丙醇的用量,降低成本。不采用异丙醇或其他机械消泡的条件下,用质量分数为5%的Na2SiO3溶液在80℃腐蚀120min,单晶硅片表面可获得最佳反射率为12.56%的减反射绒面。虽然与传统的氢氧化钠和异丙醇溶液效果相比,单独使用Na2SiO3溶液腐蚀单晶硅片表面的反射率和均匀性略差,但在传统的氢氧化钠和异丙醇体系中加入质量分数为0.1%的Na2SiO3也会促进腐蚀反应的进行,获得更加均匀的减反射绒面。 关键词:单晶硅;绒面;硅酸钠;太阳能电池 中图分类号:T K514 文献标识码:A 文章编号:04545648(2005)12147205 EFFECT OF SODIUM SIL ICATE ON TEXTURE OF SING L E CR YSTALL INE SI L ICON WAFER FOR SOLAR CE LL YA N G Zhi pi ng1,YA N G Yong1,2,L I X udong2,X U Ying2,W A N G Wenj ing2 (1.Science and Technology College,Hebei University,Baoding 071002,Hebei; 2.Beijing Solar Energy Research Institute,Beijing 100083,China) Abstract:In the production process of single crystal silicon solar cells,a pyramid type suede structure on the single crystal sili2 con wafer is formed by anisotropic corrosion of the[100]and[111]dirctions of single crystal silicon in the alkaline solution. This structure can enhance the efficiency of the solar cell because its multi2reflection results in the increase of the absorptivity of incidence light.A cheaper solution of Na2SiO3is used instead of the conventional solution of NaO H+IPA(isopropyl alcohol)in the c2Si wafer etching process.A wafer with a suede structure and a mean reflectivity of about12.56%was obtained after cor2 rosion with5%(in mass)Na2SiO3solution at80℃for120min without mechanical de2bubbling.The reflectivity and uniformity on the surface of wafers corroded by using Na2SiO3solution only are not as good as those corroded by using the NaO H+IPA solution.Furthermore,the addition of a small quantity of Na2SiO3into a conventional sodium solution of NaO H+IPA can greatly promote the etching reaction in the process and obtain a more homogeneous anti2reflection texture. K ey w ords:single crystal silicon;texture;sodium silicate;solar cell 如何提高硅片转换效率是太阳电池研究的重点,而有效地减少太阳光在硅片表面的反射损失是提高太阳电池转换效率的一个重要方法[1]。在晶体硅太阳能电池表面沉积减反射膜或制作绒面是常用的两种方法,其中在硅片表面制作绒面的方法以其 收稿日期:20050328。修改稿收到日期:20050822。 第一作者:杨志平(1957～),男,教授。工艺简单、快捷有效而备受青睐。 化学腐蚀单晶硅片是根据碱溶液对硅片的[100]和[111]晶向的各向异性腐蚀特性,通过在单晶硅表面形成随机分布的金字塔结构绒面,增加光在硅片表面的反射吸收次数,从而有效地降低 R eceived d ate:20050328.Approved d ate:20050822. First author:YAN G Zhiping(1957—),male,professor. E m ail:yangzhiping786@https://www.360docs.net/doc/2014159626.html,
硅光电池特性的研究
硅光电池特性的研究 一、实验目的 1．掌握PN 结形成原理及其工作机理； 2．掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。 二、仪器设备 MD-GD-3型硅光电池特性实验仪； 三、实验原理 1．引言 目前半导体光电探测器在数码摄像﹑ 光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体PN 结原理﹑光伏电池产生机理。 图1是半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当P 型和N 型半导体材料结合时，由于P 型材料空穴多电子少，而N 型材料电子多空穴少，结果P 型材料中的空穴向N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN 结两侧形成一个耗尽区， 耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当PN 结反 偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用 下变宽，使势垒加强；当PN 结正偏时，外加电场与内电 场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使 载流子扩散运动继续形成电流，此即为PN 结的单向导电 性,电流方向是从P 指向N 。 2．硅光电池的工作原理 硅光电池是一个大面积的光电二极管，它被设计用于 把入射到它表面的光能转化为电能，因此，可用作光电 探测器和光电池，被广泛用于太空和野外便携式仪器等 的能源。 光电池的基本结构如图2，当半导体PN 结处于零偏或反偏时，在它们的结合面耗尽区存在一内电场，硅光电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 零偏 反偏 正偏 图 1. 半导体PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区 图 2.光电池结构示意 硅光零偏 图 3.光电池光电信号接