电能在阳光下产生怀胎80年的光伏电池

　　太阳能电池现在已经是普遍使用的能源了，它在各种航天器、无人灯塔、海上航标、摩托快艇、手表、计算器、路灯、钟塔、微波中继站等许多领域大量应用，但是太阳能电池的诞生却经历了一个漫长的过程。1876年，英国有两位科学家，一个叫亚当斯，一个叫戴。他们在研究硒这种半导体材料时偶然发现，硒经太阳光一晒，竟能像伏打电池一样产生电流。当时他们把这种现象称为光伏打效应。从那时起，人们就已知道，光能可以直接转变为电能。
　　但是，硒产生的光伏打效应很弱，光变电的转变效率很低，只有1左右。也就是说，相当于100瓦的光能照射硒，硒只能产生出1瓦的电能，因此没有什么实用价值。但不管怎样，硒可以说是最早出现的太阳能电池的胚胎只是这个胚胎孕育的时间太长了，由于它的光电转变效率太低，研究它的人也就冷了下来，直到20世纪50年代，硒的光伏打效应一直只作为一种罕见的现象看待。
　　但科学技术从来就是催产婆，1954年，美国的贝尔实验室在研究另一种叫做硅的半导体材料时，惊异地发现：当在硅中掺人一定的微量杂质后，经太阳光一照，也能产生电流，而且光伏打效应非常明显，光能变电能的效率大大提高，达到了10左右。就在这一年，贝尔实验室把硅半导体晶体切成薄片，在硅片的正面和背面分别涂上少量的硼和砷，受光照射后，硅片涂硼的一侧即产生正电，而涂砷的一侧产生负电，将金属导线从正面和背面各引出一个电极，就成了世界上第一个光伏电池。也就是太阳能电池终于从胚胎发育成婴儿降生了。
　　从此以后，大批科学家开始投入了太阳能转换电能材料的研究，太阳能电池迅速成长。1958年3月17日，美国首次在先锋1号卫星上用单晶硅太阳能电池提供电源。只是当时这个太阳能电池的功率小得可怜，只能供一个5毫瓦的无线电辅助发射机的用电。自1959年后，全世界数以千计的卫星上几乎都装有利用太阳能的光电池，功率也逐步增加，有的高达20千瓦。我国1990年9月3日发射的气象卫星上，也采用了太阳能电池。最近几年，光电转换材料层出不穷，光电转换效率也不断提高例如硅半导体太阳能电池的转换效率已经达到了17以上，一些新型光电转换材料如砷化镓，转换效率最高可以达到25。
　　硅太阳能电池的核心部分是一个PN结，在厚度约0。305毫米的硅片（如P型硅片）表面做一薄薄的反射层（如用扩散法形成N型层）即可形成PN结，然后在结的两面各加上一个电极，并在表面加上减反射层。这种硅半导体经太阳一照，就会在两极之间产生电流和电压。每一片硅电池在阳光下产生的开路电压约0。50。6伏，这一电压用作电源有时显然过低，但只要将大量硅片串联和并联起来，组成太阳能电池阵列，就可以得到所需要的任何电压的电池。