简述光电池的四大特性

硅光电池的特性优于硒光电池,而硅光电池的最大特点是转换效率高,可达12%以上。如有1平方米的表面积,则可产生100W以上太阳能电力。

  1)光电池的光谱特性

  硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线如下图所示。


光电池的光谱特性

  从曲线上可以看出,不同的光电池,光谱峰值的位置不同。例如,硅光电池在8000 A附近,硒光电池在5400 A附近。

  硅光电池的光谱范围宽广,即为4500-11000 A之间;硒光电池的光谱范围为3400〜7500 A。因此硒光电池使用于可见光,常用于照度计测定光的强度。

  在实际使用中,应根据光源性质来选择光电池。反之也可以根据光电池特性来选择光源。例如硅光电池对于白炽灯在绝对温度为2850 K时,能获得最佳光谱响应。但是要注意,光电池光谱峰值位置不仅和制造光电池的材料有关,同时也和制造工艺有关,而且也随着使用温度的不同而有所移动。

  2) 光电池的光照特性

  光电池在不同的光强照射下,有不同的光电流和光生电动势。硅光电池的光照特性曲线如下图所示。


硅光电池的光照特性

  从曲线可以看出,短路电流在很大范围内与光强成线性关系;开路电压随光强变化是非线性的,并且当照度在2000 lx时就趋于饱和了。因此,把光电池作为测量元件时,应把它当作电流源的形式来使用,不能用作电压源。

  光电池的所谓短路电流,是指外接负载电阻相对于光电池内阻来讲是很小的光电流。光电池的内阻是随着照度增加而减小的,所以在不同照度下可用大小不同的负载电阻来近似满足“短路”条件。从实验中知道,负载电阻越小,光电流与照度之间的线性关系越好,且线性范围越宽。对于不同的负载电阻,可以在不同的照度范围内,使光电流与光强保持线性关系。所以应用光电池作测量元件时,所用负载电阻的大小,应根据光强的具体情况而定。总之,希望负载电阻越小越好。

  3) 光电池的频率特性

  光电池作为测量、计算、接收元件时,常用交变光照。光电池的频率特性就是反映光的交变频率和光电池输出电流的关系,如下图所示。


光电池的频率特性

  从曲线可以看出,硅光电池有很高的频率响应,可用在高速计数、有声电影方面。这是硅光电池在所有光电元件中最为突出的优点。

  4)光电池的温度特性

  光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。由于它关系到应用光电池设备的温度漂移,影响到测量精度或控制精度等主要指标,因此它是光电池的重要特性之一。光电池的温度特性曲线如下图所示。


光电池的温度特性

  从曲线看出,开路电压随温度升高而下降的速度较快,而短路电流随温度升高而缓慢增加。因此当光电池作为测量元件时,在仪器设计时就应该考虑到温度的漂移,从而采取相应措施来进行补偿。

  综上所述:硅光电池的特性优于硒光电池,而硅光电池的最大特点是转换效率高,可达12%以上。如有1m2的表面积,则可产生100W以上太阳能电力。

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