第三章光电检测技术常用器件及应用2PPT.ppt

第三章 光电检测技术常用器件及应用;;光电池是根据光生伏特效应制成的将光能转换成电能的一种器件。;;半导体相关知识;PN结的形成;理论证明：杂质带的产生会使禁带宽度变小.;平衡状态下的PN结动画演示;PN结的单向导电性; PN结反向偏置时的情况;4、光生伏特效应;光电池的结构特点;;当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合的电路中将产生输出电流IL，且负载电阻RL上产生电压降为U。显然有： U=ILRL ;光电池的特性;光电池伏安特性曲线;光电池等效电路;2、时间和频率响应 硅光电池频率特性好 硒光电池频率特性差 硅光电池是目前使用最广泛的光电池 ;;光谱响应度;光电池的光照特性;光照特性--- 开路电压输出：非线性(电压---光强)，灵敏度高 短路电流输出：线性好(电流---光强) ，灵敏度低 开关测量（开路电压输出），线性检测（短路电流输出） ;负载RL的增大线性范围也越来越小。 因此，在要求输出电流与光照度成线性关系时，负载电阻在条件许可的情况下越小越好，并限制在适当的光照范围内使用。;光电池应用;太阳能庭院灯。它们可以在白天生成并储存自己的能量，然后在夜晚间释放能量。这就像卫星一样，当位于行星有阳光的一面时，它可以储存太阳能；当它在背光的一面时，则使用所储存的能量。;太阳能庭院灯的典型构造 ;;;;; 光的照度E的单位是lx（勒克斯），它是常用的光度学单位之一，它表示受照物体被照亮程度的物理量，可以用照度计来测量。 ;将装有浊水的试管插入仪器中;光电式浊度计工作原理;1. 硅系太阳能电池;3) 非晶硅薄膜太阳能电池 优点：成本低 缺点：转化率低 (13%) 制备方法：多采用化学气相沉积法，还有液相外延法和溅射沉积法 解决方法：制造叠层太阳能电池; 主要包括：砷化镓、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池 硫化镉(CdS) 、碲化镉(CdSe) ：镉有剧毒，不理想 砷化镓(GaAs)：高转化率 (37.4%)，成本高。能隙1.42eV，光谱响应可见和紫外，温度特性好，已开始用于空间太电池 铜铟硒(CuInSe2) ：优点：转化率高 (17%)，价格低廉，性能良好，工艺简单。缺点：铟和硒都是稀有元素，发展受限;4. 纳米晶化学太阳能电池 工作原理：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2的导带，染料分子中失去的电子很快从电解质中的导补偿，进入 TiO2导带中的电子最终进入导电膜，然后通过外回路产生光电流。优点：成本低廉，转化率已稳定在10%以上，寿命达15—20年。;太阳能电池板：将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。;目前太阳能发电的上网电价则约为3.5元/千瓦时，是普通发电机组上网电价的10倍左右 ;1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，效率为4%，于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。 ; 1974年世界上第一架太阳能电池飞机在美国首次试飞。 现在，最先进的太阳能飞机，飞行高度可达2万多米，航程超过4000公里。 ;Honda dream, the winning car in the 1996 World Solar Challenge. ;BIPV并网光伏系统;瑞士学生公寓上的玻璃幕墙;日本AriaKa摄影工作室外的光伏系统;日本sanyo 1MW的屋顶;德国旭格国际集团 安装的一个建筑屋顶项目;紧急交通标志;太阳能凉帽;太阳电池的应用;屋顶太阳能发电并网系统;太阳能交通指示系统;太阳电池庭院灯;太阳电池玩具;太阳电池鱼缸;太阳电池厕所;韩国的风力发电和太阳能发电互补系统;将来的太阳能车;太阳能建材一体化零能住宅