太阳能电池的光电流是怎么产生，连接负载时，在电池内部和外部电流的方向是怎样产生和流动的？

发布网友发布时间：2022-05-12 08:55

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热心网友时间：2024-02-20 16:52

太阳能电池，其实就是PN节结构，不知道你对PN节结构有多少了解。PN节就是有个P型结构，就是提供空穴的结构，还有一个N型结构，就是提供自由电子的结果，当N型和P型相接触，电子必然要流向空穴，然后复合，这时候，原本是电中性的物体，因为有了电子和空穴（可以理解为正电荷）的复合，就必然要在里面构成内建电场，也就是有个电势差在那，然后，太阳能电池还有一层半导体材料，那层材料可以吸收光子，并使其自身的电子发生跃迁，说的通俗点，就是电子本来是围绕在半导体原子周围运动的，但吸收光后，发生跃迁，变成自由电子，之前说存在内建电场，这时候，就会将电子推到一边，防止溢出的电阻又和空穴复合形成光子（这就是那个PN节内建电场的作用），这时候，就会有电势差，如果太阳能电池和一个负载形成一个回路，就会有电流产生。

不会对其作出贡献。内建电场为什么不会无限增大，原因就是产生一个平衡。因为电子和空穴扩散运动和其电场的作用正好平衡。其实形成内建电场就是因为其浓度差，一旦有了浓度差，浓度高的会往浓度低的扩散，P型的空穴肯定一直比N型的空穴浓度大，但为什么不会无限的往N型移动，是因为P型的空穴移到N型后，N型由电中性变成了带正点，这时候就会形成一个电场阻碍其继续扩散。其实微观这种东西，都是一种概率统计，光子激发的电子可能取代原有内建电场的电子而后，内建电场的电子参与漂移运动也是可以的。但最本质的原因就是，电子被激发，打破了原有已经建立的扩散和内建电场的平衡，就像我凭空无故的多了一些电子，那么这时候，到底是那些电子参与漂移就说不定了，也没有讨论的意义，因为里面的电子是不断的复合和扩散，是一种动态平衡，对于微观粒子的个体运动状态加以描述是不现实的。但从统计上来说，其参与偏移运动是其多出来的那部分。追问那因为光生电动势的影响，内建电场不是被消弱了吗？这样不是更有利于扩散，不利于漂移？

追答不是。扩散和漂移其实就差在是什么力使得其定向运动，但他们共同的现象就是运动。怎么说呢。由于起初浓度差的存在，故会扩散，扩散不会无限，到内建电场建立，而形成平衡，在表面上看起来就像没有在扩散，实际上，仍然是在扩散，只不过，这时候，正向移动和方向移动的载流子数达到平衡。如果正向移动是扩散导致，那么反向移动就是内建电场导致。那么如果这个时候，我光照射，并被吸收，并释放出载流子，那么直接体现在载流子浓度的变化上，浓度变化后，就会是内建电场和浓度差的平衡被破坏，也就是平衡点不再像起初那样。说的详细一点，就是我的载流子浓度增加了，这时候，浓度差增加，为了维持平衡，我的内建电场强度也增加，如果我及时的将内建电场的电子输出，形成电流，作用于负载，那么内建电场强度无法补充，则浓度差使得载流子不断的扩散，如果我不输出，这内建电场必然结果是和浓度差相平衡，外部表现就为光生电动势。