3-12　太阳能光伏电池的光谱特性是怎样的？

太阳能光伏电池并不能把每一种光都相同地转换成电。例如，通常红光转换为电的比例与蓝光转换为电的比例是不同的。由于光的颜色（波长）不同，转换为电的比例也不同，这种特性称为光谱特性。光谱特性通常用收集效率来表示；所谓收集效率就是用百分数（％）来表示一单位的光（一个光子）入射到太阳能电池上，产生多少电子（和空穴）。一般而言，一个光子产生的电子（和空穴）数目是小于1的。光谱特性的测量是用一定强度的单色光照射太阳能电池，测量此时电池的短路电流，然后依次改变单色光的波长，再重复测量以得到在各个波长下的短路电流，即反映了电池的光谱特性。

太阳能光伏电池的制造材料不同，其光谱特性也不同。

（1）晶体硅太阳能光伏电池的光谱特性　这里的晶体硅指的是单晶硅和多晶硅，因为单晶硅太阳能光伏电池的光谱特性与多晶硅太阳能光伏电池的光谱特性基本相同，所以放在一起来介绍。

图3-27是硅太阳能光伏电池的相对光谱响应曲线。该图中的光谱响应的最大值被设定为1，其他光谱响应值都是对于这一最大值的相对值，因此，该图被称为硅太阳能光伏电池的相对光谱响应曲线。

图3-27　硅太阳能光伏电池的相对光谱响应曲线

从图3-27中可以看出，晶体硅太阳能光伏电池主要对在700～950nm范围内的红光和红外光灵敏度最高，而对于波长小于300nm的紫外光和波长大于1150nm的红外光基本没有响应。光谱响应峰点由太阳能光伏电池制造工艺和材料电阻率决定，电阻率较低时的光谱响应峰点在900nm附近。在太阳能光伏电池的光谱响应范围内，通常把波长较长的区域称为长波光谱响应或红光响应，把波长较短的区域称为短波光谱响应或蓝光响应。从本质上说，长波光谱响应主要取决于基体中少子的寿命和扩散长度，短波光谱响应主要取决于少子在扩散层中的寿命和前表面复合速率。

同是晶体硅太阳能光伏电池，但衬底不同时，其光谱特性也不一样。以P型单晶硅为衬底，其上掺杂N型杂质的太阳能光伏电池与N型单晶硅为衬底的太阳能光伏电池相比，其光谱特性的峰值更偏向左边（短波长一方）。

（2）非晶硅太阳能光伏电池的光谱特性　非晶硅太阳能光伏电池的光谱特性随着其材料的组成和结构、膜厚等因素的变化而有很大的不同。前面所示的是典型的非晶硅太阳能光伏电池的光谱特性。非晶硅薄膜的带隙是1.7～1.8eV，比单晶硅的带隙1.1eV大，所以其灵敏度比单晶硅更偏向短波一侧，这是它的一个优点。

（3）化合物半导体太阳能光伏电池的光谱特性　化合物半导体太阳能光伏电池有许多种类，其光谱特性也各种各样。最常见的GaAs-GaAlAs太阳能光伏电池的光谱特性，在短波长一侧的收集效率较高。

从太阳能光伏电池的应用角度来说，太阳能光伏电池的光谱特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳能光伏电池的光电转换效率。