光化學電池的工作原理

光電池的原理

物理原理

材料

（1）N型光電導體，多子是電子，少子是空穴。主要是光子激發施主能級中的電子躍遷到導帶中去，電子為主要載流子，增加了自由電子的濃度。

（2）P型光電導體，多子是空穴，少子是電子。主要是光子激發價帶中的電子躍遷到受主能級，與受主能級中的空穴複合，而在價帶中留有空穴，作為主要載流子參加導電，增加了空穴的濃度。

光伏效應

（1）PN結存在一個由N指向P的內建電場，熱平衡時，多數載流子的擴散和少數載流子的漂移作用相抵消，沒有電流通過PN結。

（2）當有光照射PN結時，樣品對光子的本徵和非本徵吸收都將產生載流子，但是，由於P區和N區的多數載流子都被勢壘阻擋而不能穿過PN結，因而只有本徵吸收所激發的少數載流子才能引起光伏效應。

（3）當有光照射時，光線足以透過P型半導體入射到PN結。對於能量大於材料禁帶寬度的光子，由於本徵吸收，就可激發出電子、空穴、以及電子——空穴對。P區的光生電子和N區的光生空穴以及結合的電子——空穴對擴散到結電場附近時，在內建電場的作用下漂移過結，電子——空穴對被阻擋層的內建電場分開，光生電子和孔穴被分別拉到N區和P區，從而在阻擋層兩側形成電荷的堆積，產生內建電場的光生電場，使得內建電場的勢壘降低，降低量等於光生電勢差。光生電勢差所產生的光生電流方向和結電流的方向相反，而與P—N結反向飽和電流同向。

光電池工作原理及組成_基本參數

發電原理

光電池實質是一個大面積PN結，結構如圖所示，上電極為柵狀受光電極，柵狀電極下塗有抗反射膜，用以增加透光，減小反射，下電極是一層襯底鋁。當光照射PN結的一個面時，電子空穴對迅速擴散，在結電場作用下建立一個與光照強度有關的電動勢，一般可產生0.2V～0.6V電壓，50mA電流。