硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡單，核心部分是一個大面積的pN結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯（pN結(jié)）受到光照時，你就會看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的pN結(jié)面積要比二極管的pN結(jié)大得多，所以受到光照時產(chǎn)生的電動勢和電流也大得多。

利用硅片制成ＰＮ結(jié)，在Ｐ型層上貼一柵形電極，Ｎ型層上鍍背電極作為負(fù)極。電池表面有一層增透膜，以減少光的反射。由于多數(shù)載流子的擴(kuò)散，在Ｎ型與Ｐ型層間形成阻擋層，有一由Ｎ型層指向Ｐ型層的電場阻止多數(shù)載流子的擴(kuò)散，但是這個電場卻能幫助少數(shù)載流子通過。當(dāng)有光照射時，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生正負(fù)電子對，這樣Ｐ型層中的電子擴(kuò)散到ＰＮ結(jié)附近被電場拉向Ｎ型層，Ｎ型層中的空穴擴(kuò)散到ＰＮ結(jié)附近被阻擋層拉向Ｐ區(qū)，因此正負(fù)電極間產(chǎn)生電流；如停止光照，則少數(shù)載流子沒有來源，電流就會停止。硅光電池的光譜靈敏度最大值在可見光紅光附近（８００ｎｍ），截止波長為１１００ｎｍ。圖２表示硅光電池靈敏度的相對值。

圖１硅光電池構(gòu)造

圖2硅光電池的光譜靈敏度

使用時注意，硅光電池質(zhì)脆，不可用力按壓。不要拉動電極引線，以免脫落。電池表面勿用手摸。如需清理表面，可用軟毛刷或酒精棉，防止損傷增透膜。

硅光電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它實(shí)質(zhì)上是一個大面積的半導(dǎo)體pN結(jié)。硅光電池的基體材料為一薄片p型單晶硅，其厚度在0.44mm以柵狀電極下，在它的表面上利用熱擴(kuò)散法生成一層N型受光層，基體和受光層的交接處形成pN結(jié)。在N型受光層上制作有柵狀負(fù)電極，另外在受光面上還均勻覆蓋有抗反射膜，它是一層很薄的天藍(lán)色一氧化硅膜，可以使電池對有效人射光的吸收率達(dá)到90%以上，并使硅光電池的短路電流增加25%-30%。

硅光電池結(jié)構(gòu)示意圖

以硅材料為基體的硅光電池，可以使用單晶硅、多晶硅、非晶硅來制造。單晶硅光電池是目前應(yīng)用最廣的一種，它有2CR和2DR兩種類型，其中2CR型硅光電池采用N型單晶硅制造，2DR型硅光電池剛采用p型單晶硅制造。

硅光電池的工作原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射在硅光電池的pN結(jié)區(qū)時，會在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子一空穴對。pN結(jié)兩邊的光生電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，屬于多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層。結(jié)果，p區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使每個區(qū)中的光生電子一空穴對分割開來。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在p區(qū)的集結(jié)使p區(qū)帶正電。p區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動勢。當(dāng)硅光電池接人負(fù)載后，光電流從p區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE，負(fù)載中即得到功率輸出。

如圖所示，用兩個性能相近的硅光電池作光接受器件，當(dāng)入射光通量相同時Vo=0，行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的方式工作。當(dāng)光路系統(tǒng)略有偏差時，兩個硅光電池接收到的光通量發(fā)生變化，此時Vo≠0，這一差動輸出信號經(jīng)過放大即可帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如微型電機(jī)）對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行糾正，直到Vo=0為止，從而達(dá)到跟蹤的目的。