光伏效应的应用_光伏效应的电流方程

　　光伏效应的应用

　　1.用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

　　2. 交通领域：如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

　　3. 通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　4. 石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

　　5.家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

　　6.光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

　　7.太阳能建筑：将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

　　8.其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。

　　光伏效应的电流方程

　　与热平衡时比较，有光照时，P-N结内将产生一个附加电流（光电流）Ip，其方向与P-N结反向饱和电流I0相同，一般Ip≥I0。此时

　　I=I0eqU/KT - （I0+Ip）

　　令Ip=SE，则

　　I=I0eqU/KT - （I0+SE）

　　开路电压Uoc

　　光照下的P-N结外电路开路时P端对N端的电压，即上述电流方程中I=0时的U值：

　　0=I0eqU/KT - （I0+SE）

　　Uoc=（KT/q）ln（SE+I0）/I0≈（KT/q）ln（SE/I0）

　　短路电流Isc

　　光照下的P-N结，外电路短路，从P端流出，经过外电路，从N端流入的电流称为短路电流Isc。即上述电流方程中U=0时的I值，得Isc=SE。

　　参数关系

　　Uoc与Isc是光照下P-N结的两个重要参数，一定温度下，Uoc与光照度E成对数关系，但最大值不超过接触电势差UD。弱光照下，Isc与E有线性关系。

　　a）无光照时热平衡态，NP型半导体有统一的费米能级，势垒高度为qUD=EFN-EFP。

　　b）稳定光照下P-N结外电路开路，由于光生载流子积累而出现光生电压Uoc不再有统一费米能级，势垒高度为q（UD-Uoc）。

　　c）稳定光照下P-N结外电路短路，P-N结两端无光生电压，势垒高度为qUD，光生电子空穴对被内建电场分离后流入外电路形成短路电流。

　　d）有光照有负载，一部分光电流在负载上建立起电压Uf，另一部分光电流被P-N结因正向偏压引起的正向电流抵消，势垒高度为q（UD-Uf）。

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