光電池是利用光伏效應(yīng)制成的檢測光輻射的器件，主要是利用價帶電子在光的照射下產(chǎn)生電動勢。光電池也叫太陽能電池，直接把太陽光轉(zhuǎn)變成電。因此光電池的特點是能夠把地球從太陽輻射中吸收的大量光能轉(zhuǎn)化換成電能。

光電池的種類很多，常用有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。主要用于儀表，自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這種光電池又叫太陽能電池。太陽能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地衛(wèi)星、燈塔、無人氣象站等處。

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在世界范圍內(nèi)的實施，新能源的開發(fā)與利用顯得尤為重要。在有關(guān)光電池的技術(shù)走進了我們的生活，因此這對于光電池的應(yīng)用與發(fā)展方向進行的研究具有較為廣泛的意義。

光電池的種類

光電池的種類很多，有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化鎘、砷化鎵光電池等。其中硅光電池由于其轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、價格便宜而應(yīng)用最為廣泛。

光電池的分類

電源

直流電源可以分為電流電源，電壓電源，光電池的特性很接近理想電流電源的特性，可以認為是理想電流電源。

電池

A.單層光電池（Single-layerSolarCell）：

光電池像“三明治（Sandwich）“，外兩層是保護層，中間的一層是主體，由硅（Silicon）物質(zhì)組成。

硅原子中的“外層繞軌電子（Orbitelectron）”比較松動，易被「擊（Bombard）」出。

這和用硅制造「半導(dǎo)體（電晶體）」的考慮是一樣的。再就是「硅」到處都是，便宜，而且“物性”穩(wěn)定。

光（Light）是由「光子（photon）」連續(xù)不斷自太陽（Sun）射來。

白光中有「紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫」7色頻率（Frequency）的“成份光（componentlight）”?，F(xiàn)今商用「光電池」所依賴的是「紅光頻率」。

光電池的表面，只讓「紅色光通過」，將他色光一律反射出去。

「紅光子（Redlightphoton）」將“矽”中的「外軌電子（OrbitElectron）」釋出，由一導(dǎo)線引至轉(zhuǎn)換器（Inverter*）中，直流電變成交流電（AlternaTIngCurrent）。這種交流電與電力公司的供電一樣，可以「照明」、「熱水」、「烹飪」等用。

*即“整流器（RecTIfier）”的對等裝置。整流器可將交流電變成直流電。

日間每家「產(chǎn)生」的電用不完，賣回給電力公司。晚間沒有電，向電力公司買！這樣，屋頂裝有「光電池」的家庭，每月只付有限的電費。家居負？大為減輕。

B.多層光電池（MulTI-layerSolarCell）：

單只用一個頻率的光電池之效率很低。送至Mars火星上的Mover用的就是這種多層光電池（MulTI-layerSolarCell）三年多了，運轉(zhuǎn)仍好。

太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位

（1）硅太陽能電池

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應(yīng)用。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

（2）多元化合物薄膜太陽能電池

多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。

（3）聚合物多層修飾電極型太陽能電池

以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實用意義的產(chǎn)品，還有待于進一步研究探索。

（4）納米晶太陽能電池

納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到2O年以上。

但由于此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。

（5）有機太陽能電池

有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無機材料制成的。