本帖最后由 Jasmines 于 2018-12-28 15:34 编辑
太阳电池的原理与应用
原子核物理学以及半导体物理学方面在科学研究上所获得的巨大成就，在近年来就促使能试制新的电源。这些电源中包括，譬如，原子电池。现在试验用的原子电池，它的储能量还非常小，这就严重限制了它的使用范围。但是这些电池在测量技术方面作为不受外界条件影响的，尤其是不受温度影响的标准电压电源是很有效的。另一种更有用途的新的电源就是最近发明的所谓“太阳”电池。这种电池的储能量比原子电池要大得多，可以用他来作为携带式无线电机的电源，而且在将来也许还可以作为日常生活需要用的电源。“太阳电池”是一种能把太阳辐射出来的能直接变为电流的仪器。天文学家们估计，在大气的上层，受太阳光线直射的每一平方公尺表面可得到1350瓦的能力。太阳的光线具有一个很宽的频谱，从最低的频率——热的频率起，到最高的频率——宇宙线频率止。“太阳电池”是由矽光电管用适当的方法连结起来的。矽光电管本身是一个薄而狭的纯矽片，尺寸为50×12.5×1公厘，而矽内还适当地搀有其他物质，使得在薄片内涂有两层不同性质的矽，在这两层之间组成一个“阻挡层”。由于光线的作用，在光电管的接头上出现电压，这个电压就使外线回路上出现电流。这种光电管无负荷时的电压等于0.5伏，有负荷时（当电流密度为每平方公分24毫安时）电压降低到0.3伏。
图1上列有矽光电管色谱的特性曲线（曲钱Б)。该图上的曲线A说明太阳光谱内能的分布情况。对没有内部损耗的理想光电管来说，理论效率为22%。实际上由于各种损耗（阳光受到光电管表面的反射，阻挡层内及引出线的接点上有电阻），矽光电管的效率就降低到6%，但不管怎样它还是比其他型式的光电管的效率大得多。把许多光电管串联和并联起来，可以得到所规定电压和电流的电池。只是这种电池的尺寸有所限制。图2所示为尺寸等于12.5×12.5公分的，由39个薄片组成的,用来作为锗三极管小型电话发信机电源的试验电池。当效率为6％时，电池产生的电力约为60瓦/平方公尺。
其他型式的“太阳电池”是由硫化镉晶体做的带有阻挡层的光电管组成的。由晶体相对的两面上接有电极：一个是银做的（正极），而另一个是铟做的（负极）。试验用的晶体其电极的面积为0.8平方公分。最合理负荷时光电管接头上的电压等于0.3伏。据估计，装在较小房屋顶上的，面积为70平方公尺的“太阳电池”产生的能可以供给该房屋的居民照明和取暖需用的电能。不言而喻，这样的“太阳电池”应该和浮充蓄电池组配合工作，白天使浮充蓄电池组充电，而晚上它就供给电灯和其他用途的电能。当然，现在这仅是个幻想，但是采用“太阳电池”来作为携带式无线电收信机或其他专门小型的由半导体三极管和二极管组成的设备用的电源是可以现实的。但是，即使在这种情况下，也还有很多未解决的问题。“太阳电池”最根本缺点之一就是它所产生的电压不稳定，要看电池是受到直射阳光的照射还是受到漫射光的照射而电压就要变动6—8倍。
图3所示为用锗三极管的直接放大式的收信机回路图（0-V-2），它是由有阻挡层的光电管电池来供电的。白天电池受漫射阳光的照射，而晚上受桌灯的照射。
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