通常應(yīng)用的太陽(yáng)電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的基本構(gòu)造是由半導(dǎo)體的P-N結(jié)組成。本章主要以常見(jiàn)的硅P-N結(jié)太陽(yáng)電池為例，詳細(xì)討論光能轉(zhuǎn)換成電能的情況。

　　眾所周知,具有大量能夠自由移動(dòng)的帶電粒子,容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為導(dǎo)體。一般金屬都是導(dǎo)體。例如，銅的電導(dǎo)率在106/(Ω.cm)左右，如果在1cmx 1cm x 1cm的銅立方體的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上加1V的電壓，則這兩個(gè)面之間將流過(guò)106A的電流。

　　另一個(gè)極端是極不容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為絕緣體，如陶瓷、云母、油脂、橡膠等。例如，石英( SiO2)的電導(dǎo)率在10-16/(Ω.cm)左右。

　　導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體兩者之間的是半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率在10-4～104/(Ω.cm)之間;而且半導(dǎo)體還可以通過(guò)加人少量雜質(zhì)使其電導(dǎo)率在上述范圍內(nèi)變化;足夠純凈的半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率會(huì)隨溫度的上升而急劇增加。這些是容易識(shí)別的半導(dǎo)體的特性。

　　半導(dǎo)體可以是元素，如硅(Si)、鍺(Ge)硒(Se)等;也可以是化合物，如硫化鎘(Cds)、砷化鎵(GaAs)等;還可以是合金,如Ga,AL1～XAs,其中x為0~1之間的任意數(shù)。許多有機(jī)化合物也是半導(dǎo)體。

　　半導(dǎo)體的許多電學(xué)特性可以用種簡(jiǎn)單的模型來(lái)解釋，硅的原子序數(shù)是14,所以原子核外面有14個(gè)電子,其中,內(nèi)層的10個(gè)電子被原子核緊密地束縛住,而外層的4個(gè)電子受到原子核的束縛較小，如果得到足夠的能量,就能使其脫離原子核的束縛而成為自由電子，并同時(shí)在原來(lái)的位置留出一個(gè)空穴。電子帶負(fù)電,空穴帶正電。硅原子核外層的這4個(gè)電子又稱為價(jià)電子。

　　在硅晶體中每個(gè)原子周圍有4個(gè)相鄰原子,并和每一個(gè)相鄰原子共有2個(gè)價(jià)電子，形成穩(wěn)定的8原子殼層。從硅的原子中分離出一個(gè)電子需要1.12eV的能量，該能量稱為硅的禁帶寬度。被分離出來(lái)的電子是自由的傳導(dǎo)電子，它能自由移動(dòng)并傳送電流。一個(gè)電子從原子中逸出后，留下了一個(gè)空位，稱為空穴。從相鄰原子來(lái)的電子可以填補(bǔ)這個(gè)空穴，于是造成空穴從一個(gè)位置移到了一個(gè)新的位置，從而形成了電流。電子的流動(dòng)所產(chǎn)生的電流與帶正電的空穴向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是等效的。

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