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什么是光电池？光电池的主要参数以及分类

随着科技日新月异地发展，光电池在人们的生产生活中产生了越来越重要的作用。光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。由于它可把太阳能直接变电能也称为太阳能电池。

太阳能电池是利用半导体光伏效应制成的光电转换器件，它既可以作为电源，又可以作为光电检测器件。作为电源使用的光电池，主要是直接把太阳的辐射能转换为电能，称为太阳电池。太阳电池不需要燃料，没有运动部件，也不排放气体，具有重量轻，工作性能稳定，光电转换效率高，使用寿命长，不产生污染等优点，在航天技术、气象观测、工农业生产乃至人们的日常生活等方面都得到了广泛的应用。

光电池的主要参数

光电池常用参数并不多，主要有开路电压、短路电流、尺寸和效率。

1、开路电压

是指光电池受光照射时产生的无负载输出电压，用Uco表示。光电池型号不同，开路电压一般不同，如2CR31型光电池的开路电压为Uco=0.5 V。

若将接在光电池两端的外电路断开，那么被P一N结分开的所有过剩载流子便会积累在P一N结附近，并以最大的可能补偿自建电场，产生最大的光生电动势。

2、短路电流

是指光电池在阳光照射下正负极短路时的电流，用Isc表示。如2CR31型光电池的短路电流为Isc=15 mA。

如果把光电池短路，被P一N结分开的过剩载流子便能通过短路电路流通产生最大可能的短路电流。P一N结附近不会有过剩载流子积累，光生电动势为零。

3、工作电压和工作电流

若光电池通过负载电阻接通，被P一N结分开的过剩载流子中一部分把自己的能量消耗于降低自建电场，也就是建立工作电压，另一部分载流子流过负载形成工作电流。

尺寸光电池多制成长方形，长和宽就决定了光电池的受光面积。它是吸收光能的一项参数，光电池受光面积越大，吸收光能就越多，产生电压、电流就越大。当然，光电池产生电压、电流，还与制作材料，，芯片串、并联的数目，光照强弱等因数有关。

如2CR31型光电池的面积为5 mm * 10 mm，在30℃入射光强100 mW/cm2的条件下，开路电压为0.5 V，短路电流为15 mA。

效率指光电池将光能转变为电能的能力，是以功率方式来转换的，常用百分数表示。

4、最大输出功率

即为光电池接最佳负载时的输出功率

光电池分类

作为光电检测器件使用的光电池，具有反应速度快，工作时不需要外加偏压等特点，用于近红外探测器、光电藕合器以及光电开关等。光电池的制作材料有许多种，例如硅、硒、锗、硫化镉、砷化镓等，其中最常用的是硅光电池。

1）氧化亚铜光电池

这是一种金属-半导体接触型光电池。它的光电灵敏度只有200 μA/1m。由于其光电灵敏度低，且频率响应和稳定性差，现已被硒光电池和硅光电池取代而很少使用。

2）硒光电池

硒光电池也是一种金属半导体接触型光电池，它的光电灵敏度可达到500 μA/1m，是氧化亚铜光电池的2?3倍。

3）硅光电池

硅光电池有两种类型，一是单晶型，二是多晶型。如多晶型薄膜硅太阳能电池，最大优点是多晶硅材料的价格便宜，且制作工艺简便，可以做成大面积。

4）硫化镉光电池

它也有单晶型和多晶型两种。单晶型硫化镉光电池和硅单晶型光电池相似。其主要优点是成本比硅光电池低，但稳定性不如硅电池。多晶型硫化镉光电池是一种异质结构的薄膜型光电池，电路电压0.45-0.50 V，短路电流有20 mA/cm2，光谱响应在3000-10500 A之间，转换效率可达到5%?6%。因为它的成本比各种光电池都低，且易做成大面积，所以这种电池虽不成熟，但已得到人们的重视。

5）砷化镓光电池

砷化镓有比硅更宽的禁带宽度，理论上可比硅电池有更高的转换效率。砷化镓单晶型光电池和硅单晶型结构相似，开路电压为0.84V，短路电流为13?15 mA/cm2,转换效率目前可达到13%左右。这种电池热稳定性较好，可工作在250℃的环境下。砷化镓也可制成薄膜型异质结光电池，但目前做到的转换效率还较低，不超过3%~4.5%。