光电池是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。90年代的环境污染问题大大促进了光电池的发展,从此进入了光电转换、光电探测及光能利用的新时代,以下是光电池发展现状分析。
光电池发展现状
1839年,安托石-贝克雷尔制造出了最早的光电池。贝克雷尔电池是一个圆柱体,内装硝酸铅溶液,溶液中进入一个铅阳极和一个氧化铜阴极。这种电池一经阳光照射,就会供给电流。
1875年,德国技师维尔纳-西门子是制成第一个硒光电池,并提议用于光量测定。西门子的光电池是根据1873年英国人史密斯发现的“内光电效应”提出的。
L.H.亚当斯于1876年指出,硒在光的作用下,不仅出现电阻的变化,而且在一定条件下还出现电动势,从而发现了“阻挡层效应”。阻挡层效应则成了光电池的基本原理。光电池被广泛地用于自动控制技术、信息电子学和测量技术。这些元件的性能约自1950年起,因半导体技术的发展而得到显著改善。
光电池特性:1、光照特性。不同强度的光照射在光电池上,光电池有不同的短路电流Isc和开路电在Voc,短路电流Isc—光强Ev特性是一条直线,即短路电流在很宽的光强范围内,与光强成线性关系,而开路电压是非线性的,而且,在当光强较小,约20mW/cm2时,短路电压就趋于饱和。因此,要想用光电池来测量或控制光的强弱,应当用光电池的短路电流特性。
2、光谱特性。硅光电池、硒光电池的光谱特性曲线。显而易见,不同的光电池,光谱曲线峰值的位置不同,例如硅光电池峰值波长在0.8μm左右,硒光电池在0.54μm左右。硅光电池的光谱范围宽,在0.45~1.1μm之间,硒光电池的光谱范围在0.34~0.75μm之间,只对可见光敏感。光电池的光谱曲线形状,复盖范围,不仅与光电池的材料有关,还与制造工艺有关,而且还随着环境温度的变化而变化。
3、 温度特性。开路电压随温度的升高而快速下降,短流电流随温度升高而缓缓增加。所以,用光电池作传感器制作的测量仪器,即使采用Isc—Ev特性,在被测参量恒定不变时,仪器的读数也会随环境温度的变化而漂移,所以,仪器必须采用相应的温度补偿措施。
光伏电池未来的发展方向
光伏发电是人类目前研发的新型能源中最可靠、最有代表性的发电工艺,可以预计,在不久的将来光伏发电必定会代替传统发电方式,成为发电方向的主流。欧洲光伏工业协会的最新研究成果表明:到2020年,全球光伏组件产值每年能达到40GW,系统的总装机容量接近195GW,届时光伏发电的产量会占到全球发电量的1%左右。而到2040年时,光伏发电的比例会快速上涨到21%左右。世界能源组织研究结果表明:光伏发电为世界总发电带来的贡献呈飞跃式发展,从2000年的0.01%,到2020年的1%,到2040时比例会达到五分之一左右。
综上所述,光电池的应用范围进一步被扩展至机械仪表、自动化遥测、远程遥控等领域。此外,光电池还被应用在家庭生活当中,并且逐渐成为家用电器的“能源中心”。相信在不久的将来,人类会更加主动和高效地利用光电池产业的优势,为光电池创造更广阔的应用前景。 以上是光电池发展现状分析。