泰州市亚骏电池材料有限公司

光电转换电池材料，能将吸收的太阳能转换为电能并用于制备电池的材料。

所制电池称光电转换电池，简称太阳电池、光电池。太阳能是一种巨大的能源，地球上一年中接收到的太阳能高达1.8×1018千瓦·时。太阳电池是最清洁的能源，其应用非常广泛。种类和制备　光电转换电池材料按原理和电池结构分为半导体太阳电池材料、光电化学电池材料和有机光电转换电池材料。常用的是半导体太阳电池材料，主要有硅太阳电池材料，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅；化合物半导体太阳电池材料，如Ⅲ–Ⅴ族、Ⅱ–Ⅵ族化合物半导体，多以薄膜形式应用。有机光电转换电池材料是正在发展的一种太阳电池材料，它拟合光合作用中心，基本反应单元由有机分子组成。光电转换电池材料的制备工艺依材料种类、形态而异。单晶材料主要采用直拉法和区熔法制备。薄膜材料可采用外延生长、气相沉积、溅射、真空蒸发等工艺方法制备。有机光电转换电池材料采用有机合成等方法制备。寻求大面积、高效率、长寿命、低成本、抗辐射、重量轻的光电转换电池材料是其发展方向。工作原理　半导体太阳电池材料的工作原理是：将相同材料或两种不同半导体材料做成PN结电池结构，当太阳光照射其表面时，通过PN结产生的光生伏打效应将太阳能转换为电能。实现这一光电转换的过程是：电池材料在阳光照射下，吸收了能量大于其禁带宽度的光子，在N区耗尽区和P区激发产生光生电子–空穴对；光生电子–空穴对在耗尽区产生后，立即被内建场分离，光生电子进入N区，而光生空穴被推入P区。根据耗尽近似条件，耗尽区边界处的载流子浓度近似为零。在N区中，光生电子–空穴对产生以后，光生空穴便向PN结边界扩散，一旦到达PN结边界，立即受到内建电场作用，被电动力牵引作漂移运动，超过耗尽区进入P区，而光生电子（多数载流子）则被留在N区。P区中的光生电子（少数载流子）同样地由扩散、漂移进入N区，光生空穴（多数载流子）留在P区。如此便在PN结两侧形成正、负电荷的积累，产生了光生电压。这一过程就是半导体光电转换电池材料工作的原理，即光生伏打效应。当光电转换PN结构电池材料做上电极形成光电池并接上一负载后，光电流就从P区经负载流向N区，负载中即得到电功率输出。太阳电池光电特性　表征参数有以下6种：①光电转换效率。电池受光照射后，其输出电功率与入射光功率之比。②填充因子。电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。③短路电流。受光照的电池被短路，PN结处于零偏压时的电流。④开路电压。电池受光照而未接负载时两端出现的光电压。⑤光谱响应。电池对各种光谱辐照度的响应。响应是指一定能量的单色光入射到电池表面时，所产生的光生载流子被收集后形成的光生电流的大小。⑥抗辐照特性。光电池抵抗空间各种射线辐照损伤的能力。它影响电池在空间使用的寿命。材料选择原则　光电池的质量除与器件工艺有关外，起决定作用的是材料特性，主要材料特性参数有以下4种：①禁带宽度。半导体的导带最低能量与价带最高能量的间隙，它决定光电池的光电转换效率、光电池的开路电压和短路电流的理论值。②少数载流子（简称少子）的扩散长度和寿命。它对光电池的反向饱和电流和收集光生载流子的效率有影响。③光学性质。只有大于材料禁带宽度的那些光子，才能产生本征吸收，有利于提高光电转换效率。④晶体完整性。材料的完整性影响迁移率、少子寿命和光吸收等电学和光学特性，从而影响光电池特性。

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