下面是作者Disciple的有關(guān)功率半導(dǎo)體的文章。
光電效應(yīng)(PhotovoltaicEffect)是把太陽(yáng)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(guò)程，即光生伏特效應(yīng)。
硅片原料中加入硼原子和磷原子，形成PN結(jié)，在吸收太陽(yáng)光后，由半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)，在勢(shì)壘區(qū)內(nèi)建立一個(gè)電場(chǎng)，就會(huì)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(huì)在PN結(jié)周?chē)a(chǎn)生與勢(shì)壘電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生正P型區(qū)和負(fù)N型區(qū)。
非平衡載流子是在PN結(jié)內(nèi)部建電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的，當(dāng)它反向穿過(guò)勢(shì)壘區(qū)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生漂移電流，也就是光電流。然后就可以對(duì)外輸出一定的能量。詳細(xì)情況見(jiàn)下圖：
讓我們從數(shù)學(xué)模型中進(jìn)一步了解PV效應(yīng)的原理：
線路如下
由上述電路我們可以計(jì)算出輸出電流I-U的方程式。
在這些參數(shù)中，UD是當(dāng)量二極管兩端的電壓；Io是PN結(jié)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(jié)曲線常數(shù)，取范圍1~5;T是熱力學(xué)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(qiáng)與溫度的關(guān)系。
在二極管電流ID與電流Ish并聯(lián)電阻上，不計(jì)流過(guò)等效二極管的電流Ish，可獲得短路電流為。
S是光強(qiáng)，Sref是參考光強(qiáng)，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(qiáng)度和參考溫度下短路電流的數(shù)值。
當(dāng)UD=U=Uoc時(shí)，得到的開(kāi)路電壓為：
這些參數(shù)中，Uoc是開(kāi)路電壓，Uocn是基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)光強(qiáng)下的開(kāi)路電壓。
功率最高點(diǎn)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(diǎn)的輸出電流；Imn是參考溫度和參考光強(qiáng)下的輸出電流；Um是最大功率點(diǎn)的輸出電壓；Umn是參考溫度和參考光強(qiáng)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：?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч瑁蔷Ч瑁∧ぞЧ桦姵亍?/div>
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單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但成本高；
無(wú)晶硅太陽(yáng)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(diǎn)；
鑄型的多晶硅太陽(yáng)能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換效率，且性能價(jià)格比最高；
而薄膜晶體硅太陽(yáng)能電池目前只能處于研發(fā)階段。
鑄造多晶硅太陽(yáng)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(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率比直拉型單晶硅太陽(yáng)能電池稍低，材料中存在著各種缺陷，如晶界、位錯(cuò)、微缺陷和材料中的雜質(zhì)碳、氧，以及工藝過(guò)程中有污染的過(guò)渡族金屬等，這些都是導(dǎo)致電池轉(zhuǎn)換效率低下的主要原因，因此對(duì)鑄造型多晶硅的缺陷和雜質(zhì)規(guī)律及工藝中適當(dāng)吸收雜質(zhì)的方法進(jìn)行研究，鈍化工藝是進(jìn)一步提高其性能的關(guān)鍵。此外，尋找一種適用于鑄造多晶硅表面織構(gòu)化的濕化蝕方法，是目前制備高效高效電池的重要技術(shù)。
太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)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(kāi)發(fā)它我認(rèn)為也是“急不可耐”的，當(dāng)然還是要穩(wěn)中求進(jìn)。
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