光敏陶瓷之四

太阳能电池是以太阳光为光源的光电池，它在国计民生中越来越显出它的重要性。由于它质量轻，可靠性高，寿命长，能承受各种环境的变化，又成了空间技术中重要的能源。因此太阳能电池是一种非常有前途的能源。                                                            

（1)光生伏特效应

      暗态时，p-n结处于热平衡条件下，扩散电流与漂移电流相等，当光照射时，其平衡就被破坏，产生非平衡载流子。

  图1.光伏陶瓷瓦

（2)光电转换效率

太阳光是连续光谱，不同波长的光有不同的能量。光子能量等于禁带宽度时，能直接产生光电效应，光能转换成电能。光子能量大于禁带宽度时，相当于禁带宽度的那部分能量转换成电能。多余的能量传递给晶格，加强晶格振动，变成热能损耗掉。光子的能量小于禁带宽度时，以同样的方式变成热能损耗掉或透射过去，因此使太阳光转换成电能的效率降低了。

光子的能量大于禁带宽度时，超过的那部分能量也造成热损耗，如果光电池的禁带宽度越宽，造成的低能光子损耗越大，导致光电转换效率越低，因此使用禁带很宽的材料作太阳能电池是不利的。但是，光子能量大于禁带宽度，超过的那部分能量也造成热损耗，如果光电池的禁带宽度过窄，由于高能光子造成的损耗也会导致光电转换效率下降，也不宜作光电池材料。

实际上，太阳能电池的转换效率不仅受光子激发利用率的限制，还要受材料表面的反射损耗，电子空穴对复合损失等多种因素的限制。理论研究表明，转换效率的理论值可达25%左右，但实验的最高值小于23%,一般产品的转换率都在10%以下。综合考虑了影响光电转换效率的诸因素之后得知，光敏材料的禁带宽度在1. 0~1. 6eV较合适。

表1.举例一些半导体材料的禁带宽度

从禁带宽度来看，Si、Cu₂S、GaAs、CdTe等都适合制造太阳能电池。其中Si、GaAs常用作单晶或多晶薄膜太阳能电池材料，而Cu₂S、CdTe常用作陶瓷太阳能材料。