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带你了解光生伏打效应|技术分享-全盛棋牌69cc官网版

来源:晶恒 浏览:- 发布日期:2020-07-31 15:02:16【 】

光生伏打效应是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象,是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。严格来讲,包括两种类型:一类是发生在均匀材料内部;一类是发生在半导体的界面。虽然它们之间有一定相似的地方,但产生这两个效应的具体机制是不相同的。通常称前一类为丹倍效应,而把光生伏打效应的涵义只局限于后一类情形。

当两种不同材料所形成的结受到光辐照时,结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光子的能量,产生数量相等的正﹑负电荷,随后这些电荷分别迁移到结的两侧,形成偶电层。光生伏打效应虽然不是瞬时产生的,但其响应时间是相当短的。 1839年,法国物理学家a. e. 贝克勒尔意外地发现,用两片金属浸入溶液构成的伏打电池,受到阳光照射时会产生额外的伏打电势,他把这种现象称为光生伏打效应。1883年,有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。

当太阳光或其他光照射半导体的时,就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得pn结两边出现电压,叫做光生电压。使pn结短路,就会产生电流。

 

半导体界面包括有:由于掺杂质不同而形成的p型区和n型区的界面,即pn结;金属和半导体接触的界面;不同半导体材料制成的异质结界面以及由金属-绝缘体-半导体组成的 mis系统的界面。在这些界面处都存在有一个空间电荷区,其中有很强的电场,称为自建电场。光照产生的电子-空穴对,在自建电场作用下的运动,就是形成光生伏打效应的原因。下面以pn结为例进一步具体说明。

pn结交界面处n区一侧带正电荷,p区一侧带负电荷,空间电荷区中自建电场的方向自n区指向p区。由于光照可以在空间电荷区内部产生电子-空穴对,它们分别被自建电场扫向n区和p区,就如同有一个电子由p区穿过空间电荷区到达n区,形成光致电流。在空间电荷区附近一定范围内产生的电子-空穴对,只要它们能通过扩散运动到达空间电荷区,同样可以形成光致电流,光照产生的电子和空穴扩散运动所能走的距离为扩散长度。光致电流使n区和p区分别积累了负电荷和正电荷,在pn结上形成电势差,引起方向与光致电流相反的n结正向电流。当电势差增长到正向电流恰好抵消光致电流的时候,便达到稳定情况,这时的电势差称为开路电压。如果pn结两端用外电路连接起来,则有一股电流流过,在外电路负载电阻很低的情况,这股电流就等于光致电流,称为短路电流。

应用

当前,光生伏打效应主要是应用在半导体的pn结上,把辐射能转换成电能。大量研究集中在的转换效率上。理论预期的效率为24%。

由于半导体pn结器件在阳光下的光电转换效率最高,所以通常把这类光伏器件称为,也称光电池或太阳电池。

介绍

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