下面是作者Disciple的有關功率半導體的文章。
光電效應(PhotovoltaicEffect)是把太陽的光照轉(zhuǎn)換成電子，把光能轉(zhuǎn)換成電能，然后形成電壓的過程，即光生伏特效應。
硅片原料中加入硼原子和磷原子，形成PN結，在吸收太陽光后，由半導體產(chǎn)生的電子-空穴對，在勢壘區(qū)內(nèi)建立一個電場，就會發(fā)生漂移。電子和氣泡漂移分離后分別流入N型和P型區(qū)。因此，就會在PN結周圍產(chǎn)生與勢壘電場方向相反的光生電場，從而產(chǎn)生正P型區(qū)和負N型區(qū)。
非平衡載流子是在PN結內(nèi)部建電場的作用下產(chǎn)生的，當它反向穿過勢壘區(qū)時，就會產(chǎn)生漂移電流，也就是光電流。然后就可以對外輸出一定的能量。詳細情況見下圖：
讓我們從數(shù)學模型中進一步了解PV效應的原理：
線路如下
由上述電路我們可以計算出輸出電流I-U的方程式。
在這些參數(shù)中，UD是當量二極管兩端的電壓；Io是PN結的反向飽和電流；q是電子電荷，1.6*10=9C;k為玻爾茲曼常數(shù)，0.86*10*10=4eV/K;A是PN結曲線常數(shù)，取范圍1~5;T是熱力學溫度。
產(chǎn)生的電壓是：
U=UD-IRs
要得到光伏電池的I-U曲線，不僅要確定A、Iph、Io、Rsh、Rs等等值，還要研究光強與溫度的關系。
在二極管電流ID與電流Ish并聯(lián)電阻上，不計流過等效二極管的電流Ish，可獲得短路電流為。
S是光強，Sref是參考光強，取1000W/m？Tref是光伏電池溫度，Tref是參考溫度298.15K,Iscn是參考光強度和參考溫度下短路電流的數(shù)值。
當UD=U=Uoc時，得到的開路電壓為：
這些參數(shù)中，Uoc是開路電壓，Uocn是基準溫度和基準光強下的開路電壓。
功率最高點的電壓電流和功率分別為：
在這些參數(shù)中，Im是最大功率點的輸出電流；Imn是參考溫度和參考光強下的輸出電流；Um是最大功率點的輸出電壓；Umn是參考溫度和參考光強下的輸出電壓。
PV電池輸出電流：
其輸出電壓為V(光伏電池單片電壓一般為0.4~0.7V，一般串聯(lián)36/54/60/73/96片，電壓約為18/27/30/36/48V)，系數(shù)a、b分別為。
按照材料，光伏電池主要分為：單晶硅，多晶硅，非晶硅，薄膜晶硅電池。
單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但成本高；
無晶硅太陽電池則具有生產(chǎn)效率高、成本低、轉(zhuǎn)換效率低、效率衰減快等特點；
鑄型的多晶硅太陽能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換效率，且性能價格比最高；
而薄膜晶體硅太陽能電池目前只能處于研發(fā)階段。
鑄造多晶硅太陽能電池已取代直拉型單晶硅，成為目前最主要的光伏材料。但鑄型多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率比直拉型單晶硅太陽能電池稍低，材料中存在著各種缺陷，如晶界、位錯、微缺陷和材料中的雜質(zhì)碳、氧，以及工藝過程中有污染的過渡族金屬等，這些都是導致電池轉(zhuǎn)換效率低下的主要原因，因此對鑄造型多晶硅的缺陷和雜質(zhì)規(guī)律及工藝中適當吸收雜質(zhì)的方法進行研究，鈍化工藝是進一步提高其性能的關鍵。此外，尋找一種適用于鑄造多晶硅表面織構化的濕化蝕方法，是目前制備高效高效電池的重要技術。
太陽能電池作為太陽能逆變器中的能量轉(zhuǎn)換部分，其性能的提高是非常重要的，所以開發(fā)它我認為也是“急不可耐”的，當然還是要穩(wěn)中求進。
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