光电子器件 (第3版) 课件 第1、2章 光电导探测器、结型光电探测器.ppt

2．光谱特性 光电池的光谱特性主要取决于所采用的材料与制作工艺，同时也与温度有关， 1 硒光电池的光谱特性 1 硅蓝光电池的光谱特性曲线 2 硅光电池的光谱特性 2 硅普通光电池的光谱特性曲线 3．伏安特性 PN结作光电池用时，在有光照条件下，光电流与电压的关系，实际上是指输出电流I=Ip-Ij与输出电压U之间的函数关系 连续改变负载电阻值，就得到一条输出电压与电流的关系曲线，这就是伏安特性曲线。 交点(Uoc, 0)代表开路情况，RL=∞，Uoc称为开路电压，交点（0，Isc）代表短路情况，Isc称为短路电流。 4．转换效率 对于输出的功率P=IU，对其求极值，可以获得光电池存在一个最大输出功率Pm，此时对应的最佳负载电阻RLm，对应的电流Imp和电压为Ump。 Pm=Ump·Imp 通常定义光电池的转换效率η：光电池输出的最大功率与入射光功率的比值。 它们都表示了光电池把光转变为电信号的能力。 当RL增大，输出电压增大，RL愈大，U愈接近Uoc， 当RL→∞ 时，U= Uoc。 负载电阻RL越小，输出的电流愈大，当RL→0时,即短路时，I=Isc。 填充因子（FF)定义： 2)填充因子（FF) FF=Ump .Imp/ Uoc. Isc, 例如FF=0.8 大气层对地表接收到的 阳光的 影响定义 为 大气 质量 （air mass) AM0代表地球大气层外的 太阳光谱 AMx x=1/cosθ 例如： AM1 θ=0 ; 925W/m2 AM1.5 θ=45; W/m2 AM2 θ=60; 691W/m2 5．频率特性 光电池作为探测器使用时，由于载流子在PN结区内扩散、漂移、产生、复合都要有一个时间驰豫过程，所以当光照变化很快时，光电流就有滞后于光照变化的现象。 光电池的频率响应除了载流子运动的内在因素外，还与材料、结构、光敏面的大小及使用条件有关。 如图2-21，负载电阻越大，时间响应越差。 光敏面积越大，频率特性变差， 光照越弱，频率特性越差，因为在高频交变光照下，光电池的响应时间由PN结电容和负载电阻所决定， PN结阻挡层的面积越大，极间电容越大，因而频率特性变差。 如要求有较好频率特性，需选用小面积的光电池，以使它的结电容减小或者减小负载电阻。 6．温度特性 光电池许多参数都与温度有关，一般光电池的参数都是在30℃条件下测得的。T升高，Uoc减小到3mV/℃，具有负温度系数，T升高，Isc上升到10-5 ~ 10-3mA/℃，具有正的温度系数，如图2-22。 光电池受强光照射时，必须考虑光电池的工作温度。因为硒光电池的结温超过50℃，硅光电池超过200℃时，它们的晶格就受到破坏，导致器件的破坏。 7．太阳能光电源装置 由于太阳能量的重要性，光电池要将太阳能直接转变成电能供给负载。 单片光电池的电压很低，输出电流很小，因此不能直接用作负载的电源。一般要把很多片光电池组装成光电池组作为电源使用。 通常在用单片光电池组装成电池组时，可以采用增加串联片数的方法来提高输出电压，用增加并联片数的方法来增大输出电流。 为了在无光照时仍能正常供电，往往把光电池组和蓄电池装在一起使用，通常，把这种组合装置称为太阳能电源。 RL是负载电阻，D是防逆流二极管。因为辐照度减弱会造成光电池组输出电压降低，加了防逆流二极管可以阻止蓄电池对光电池放电。 太阳能光电池材料有：单晶硅、多晶硅、非晶硅、CdS、GaAlAs/GaAs等太阳能光电池，现在单晶硅太阳能电池的效率达10%~22%，并聚光后，效率可达26%~28%，已获得了广泛的应用。 单晶硅光伏电池的生产工艺： 1.硅冶炼；2.硅提纯；3.硅棒切片；4.制作出多晶硅 5.制作出单晶硅 ；6.制作PN结； 7 .给硅片印刷线路 8.制作成电磁片 ；9.焊接栅线； 10.层压出组件； 11.安装接线盒 ； 设备：晶硅类 ：1 冶炼： 冶炼炉 ，扩散炉 ，提纯设备 ，激光切片机 ， 线路印刷机 等等 以及相应的检测设备。 2 组件生产 层压机（或高压釜），组框机，打胶机，铺设台，观察台，筛选机，划片机等等 以及相应的检测设备。最终制作成发电系统. 非晶硅薄膜类的光伏电池的 生产工艺： 1.制作导电玻璃; 2.在导电玻璃上沉积非晶硅 ;3.在沉积一层微晶硅; 4.背极导电膜; 5.背板玻璃 设备：大型的镀膜机，化学清洗设备，硅烷、氢气、氮气等气体储存装置，气体监测监控设备，排风管道等。 太阳能电池的附加资料 1.利用太阳能的重要性 2.太阳能的