光电池的工作原理及其特性

1.1光电池的工作原理

在一块N形硅片表面，用扩散的方法掺入一些p型杂质，形成pN结，光这就是一块硅光电池。当照射在pN上时，如光子能量hv大于硅的禁带宽度E时，则价带中的电子跃迁到导带，产生电子空穴对。因为pN结阻挡层的电场方向指向p区，所以，任阻挡层电场的作用下，被光激发的电子移向N区外侧，被光激发的空穴移向p区外侧，从而在硅光电池与pN结平行的两外表而形成电势差，p区带正电，为光电池的正极，N区带负电，为光电池的负极。照在pN结上的光强增加，就有更多的空穴流向p区，更多的电子流向N区，从而硅光电池两外侧的电势差增加。如上所述，在光的作用下，产生一定方向一定大小的电动势的现象，叫作光生伏特效应。

1.2硅光电池特性

1.2.1光照特性

不同强度的光照射在光电池上，光电池有不同的短路电流Isc和开路电在Voc，如图1所示。由图1可知短路电流Isc—光强Ev特性是一条直线，即短路电流在很宽的光强范围内，与光强成线性关系，而开路电压是非线性的，而且，在当光强较小，约20mW／cm2时，短路电压就趋于饱和。因此，要想用光电池来测量或控制光的强弱，应当用光电池的短路电流特性。