半導體光伏能量轉換器（光電池）

光電池是設計用於將光子能量轉換為電流能量的電子設備。

從歷史上看，現代光電池的第一個原型是發明的 亞歷山大·G·斯托列托夫 在19世紀末。他創造了一種根據外部光電效應原理工作的裝置。第一個實驗裝置由一對平行的扁平金屬板組成，其中一個是網狀的，可以讓光線通過，另一個是實心的。

對薄片施加恆定電壓，可以在 0 到 250 伏的範圍內調節。電壓源的正極接柵極，負極接固體。該方案還包括一個靈敏的檢流計。

當用電弧光照射固體片時， 電流表針 偏轉，表明儘管圓盤之間有空氣，但電路中正在產生直流電。在實驗中，科學家發現“光電流”的大小取決於施加的電壓和光的強度。

為了使安裝更複雜，Stoletov 將電極放在一個圓柱體內，空氣從圓柱體中抽出，紫外線通過石英窗進入敏感電極。所以它是開放的 照片效果.

今天，基於這個效果，它起作用了 光伏轉換器…它們對落在元件表面的電磁輻射作出反應並將其轉換為輸出電壓。這種轉換器的一個例子是 太陽能電池......同樣的原則被使用 光敏傳感器.

典型的光電池由夾在兩個導電電極之間的一層高電阻光敏材料組成。作為太陽能電池的光伏材料，常用 半導體，當完全照亮時，能夠在輸出端提供 0.5 伏電壓。

從產生能量的角度來看，這些元素是最有效的，因為它們允許直接一步傳遞光子能量—— 在電流中... 在正常情況下，28% 的效率是此類元素的標準。

在這裡，由於工作材料的半導體結構的不均勻性，會發生強烈的光電效應。這種不均勻性是通過摻雜不同雜質的半導體材料獲得的，從而產生 pn 結，或者通過連接具有不同間隙尺寸（電子離開原子的能量）的半導體——從而獲得異質結，或者通過選擇這樣的化學物質內部出現帶隙梯度（梯度帶隙結構）的半導體成分。因此，給定元件的效率取決於在特定半導體結構內部獲得的非均勻性特性以及光電導率。

為了減少太陽能電池的損耗，在其製造過程中使用了許多規定。首先，使用帶隙最適合陽光的半導體，例如矽和砷化鎵的化合物；其次，通過最佳摻雜改善結構的特性。優先考慮異構和分級結構。選擇層的最佳厚度、p-n 結的深度和接觸柵格的最佳參數。

還創建了級聯元件，其中幾個具有不同頻帶的半導體工作，因此在通過一個級聯後，光進入下一個，等等。分解太陽光譜的想法看起來很有希望，因此它的每個區域是從光電池的單獨部分轉換而來的。

目前市場上的光伏電池主要分為三種類型：單晶矽、多晶矽和薄膜。薄膜被認為是最有前途的，因為它們甚至對雜散光也很敏感，可以放置在曲面上，不像矽那麼脆，而且即使在高溫下也能發揮作用。

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