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从光伏发电原理看新技术电池突破点
“光生伏特”效应是光伏发电的原理,它的发现使人类利用太阳能发电成为可 能。1839年法国贝克勒尔做物理实验时,发现了“光生伏特.效应”。
1954年,贝尔 实验室研制成功头一个实用价值的硅太阳能电池,纽约时报把这一突破性的成果 称为“**阳光为人类文明服务的一个新时代的开始”。 “光生伏特”效应指的是半导体在受到光照的条件下,光子能量激发价带内的 束缚电子穿过禁带到达导带成为自由电子,并在价带中留下空穴,形成为空穴电子对,从而改变了材料的载流子浓度。在有外电路接入的情况下,电子和空穴 少数载流子在扩散作用和 PN 结内建电场的共同的作用下按照特定的方向移动, 从而产生电流。
半导体材料的选择是决定光伏电池效率的主要因素。半导体电池材料的禁 带宽度决定了其短路电流和开路电压,其中短路电流随着禁带宽度的减小而增加, 开路电压随着禁带宽度的减小而降低,因此适用于光伏发电材料的禁带宽度应当 有一个合适的范围,当电池材料的禁带宽度在 1.1-1.6eV 时,其理论光电转换效 率能够达到 29.43%。目前可用做光伏电池的材料主要是元素周期表中 III-V 主族 材料,包括硅材料、砷化镓、铜铟镓硒,碲化镉以及近年来发展比较快的有机化 合物电池等。综合各种材料的电学性能,安全性,资源丰富性,无毒无害性等各 种因素,硅材料成为目前光伏行业中普遍使用的电池材料。
光学损失和电学损失是影响光伏电池效率的两大重要因素。尽管硅材料的 理论电池效率能够达到 29.43%,但是目前在实验室中硅电池的至高转化效率为 26.3%,主要是受光学损失和电学损失的影响。
文章转自:https://www.toutiao.com/article/7109370513356587524/?channel=&source=search_tab
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