半导体光伏能量转换器（光电池）

光电池是设计用于将光子能量转换为电流能量的电子设备。

从历史上看，现代光电池的第一个原型是发明的 亚历山大·G·斯托列托夫 在19世纪末。他创造了一种根据外部光电效应原理工作的装置。第一个实验装置由一对平行的扁平金属板组成，其中一个是网状的，可以让光线通过，另一个是实心的。

对薄片施加恒定电压，可以在 0 到 250 伏的范围内调节。电压源的正极接栅极，负极接固体。该方案还包括一个灵敏的检流计。

当用电弧光照射固体片时， 电流表针 偏转，表明尽管圆盘之间有空气，但电路中正在产生直流电。在实验中，科学家发现“光电流”的大小取决于施加的电压和光的强度。

为了使安装更复杂，Stoletov 将电极放在一个圆柱体内，空气从圆柱体中抽出，紫外线通过石英窗进入敏感电极。所以它是开放的 照片效果.

今天，基于这个效果，它起作用了 光伏转换器…它们对落在元件表面的电磁辐射作出反应并将其转换为输出电压。这种转换器的一个例子是 太阳能电池......同样的原则被使用 光敏传感器.

典型的光电池由夹在两个导电电极之间的一层高电阻光敏材料组成。作为太阳能电池的光伏材料，常用 半导体，当完全照亮时，能够在输出端提供 0.5 伏电压。

从产生能量的角度来看，这些元素是最有效的，因为它们允许直接一步传递光子能量—— 在电流中...在正常情况下，28% 的效率是此类元素的标准。

在这里，由于工作材料的半导体结构的不均匀性，会发生强烈的光电效应。这种不均匀性是通过掺杂不同杂质的半导体材料获得的，从而产生 pn 结，或者通过连接具有不同间隙尺寸（电子离开原子的能量）的半导体——从而获得异质结，或者通过选择这样的化学物质内部出现带隙梯度（梯度带隙结构）的半导体成分。因此，给定元件的效率取决于在特定半导体结构内部获得的非均匀性特性以及光电导率。

为了减少太阳能电池的损耗，在其制造过程中使用了许多规定。首先，使用带隙最适合阳光的半导体，例如硅和砷化镓的化合物；其次，通过最佳掺杂改善结构的特性。优先考虑异构和分级结构。选择层的最佳厚度、p-n 结的深度和接触栅格的最佳参数。

还创建了级联元件，其中几个具有不同频带的半导体工作，因此在通过一个级联后，光进入下一个，等等。分解太阳光谱的想法看起来很有希望，因此它的每个区域是从光电池的单独部分转换而来的。

目前市场上的光伏电池主要分为三种类型：单晶硅、多晶硅和薄膜。薄膜被认为是最有前途的，因为它们甚至对杂散光也很敏感，可以放置在曲面上，不像硅那么脆，而且即使在高温下也能发挥作用。

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