图 3-2 太阳能电池单体、组件和方阵

3。3。2 光伏电池的分类

（1）光伏电池按结构分类：

同质结光伏电池

同质结光伏电池由同种半导体材料构成同质 PN 结的光伏电池，如硅光伏电 池、砷化镓光伏电池等[29]。

异质结光伏电池 异质结光伏电池由不同禁带宽度的半导体材料构成的异质 PN 结的光伏电池，如 P3HT/TiO2 异质结太阳能电池[30]。

肖特基结光伏电池 肖特基结光伏电池由金属和半导体接触组成一个“肖特基势垒”的光伏电池

（MS），如石墨烯/硅肖特基太阳能电池。在一定条件下，金属和半导体接触能 够产生整流功能。在金属-半导体边界上形成具有整流作用的区域称为肖特基势 垒。目前，这种肖特基结光伏电池主要有金属-氧化物-半导体光伏电池（MOS）、 金属-绝缘体-半导体光伏电池（MIS）[31]。

④薄膜光伏电池 薄膜光伏电池由陶瓷、石墨、金属片等材料构成光伏电池。这种电池利用薄

膜技术，将价格低廉的材料铺在衬底上，大大减小了电池成本。比较常见的薄膜 光伏电池有 GaAs 薄膜光伏电池、CIS 薄膜光伏电池、CdTe 薄膜光伏电池等[32]。

（2）光伏电池按材料分类：

硅光伏电池 硅作为最理想的半导体光伏电池材料，其制作技术成熟、性能优越、使用寿

命长。依据不同的晶体状态，硅光伏电池可以分为单晶硅光伏电池、多晶硅光伏 电池和非晶硅光伏电池。

敏化纳米晶光伏电池 敏化纳米晶光伏电池，又称光敏化光伏电池。主要组成部分为纳米多孔半导

体薄膜、敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等部分组成。作为第三代 光伏电池，其具有光转化率高、成本低廉的优点[33]。

有机化合物光伏电池 这种电池中的有机半导体具有聚合物结构，利用导电聚合物和小分子吸收光

和转移电荷。价格优良、易于大量制备的特性使得有机化合物光伏电池在光伏应 用方面发展潜力很大[34]。

④塑料光伏电池 塑料光伏电池由具有半导体性能的“塑料”薄膜构成的光伏电池。“塑料”薄膜

被夹在两块极板之间。有光照时，“塑料”薄膜上接受光照的部分变得活跃，电子 运动剧烈，产生空穴。在极板间电场的作用下，正电荷移动至电池的一端，而负 电荷移动至相对的另一端，因此而产生了电流[35]。

⑤无机化合物半导体光伏电池

无机化合物半导体光伏电池无机化合物组成的光伏电池。无机化合物半导体 具有丰富的电子性质和可加工性，有利于提高光伏电池效率、降低制作成本。

（3）按光电转换机制分类：

能带理论 早期研究的光伏电池，主要是利用光生伏打效应[36]。半导体光伏电池受到光

照时，电池内部产生电子和空穴。在电场力的作用下，正电荷向负极移动，负电 荷向正极移动，因此而产生电流。

激子离化理论 相比于无机太阳能，有机化合物光伏电池利用的正是激子离化理论[37]。有光

照时，能量 hv Eg 的光子被器件活性层吸收后，就会激发一个电子，电子从从 价带处留出空穴。有机化合物的介电常数较小，分子间作用势能较弱，光激发后 产生的电子和空穴之间有较大的舒服，导致其很难分离，并以激子的形式存在。 当存在电场时，电子和空穴成为电子-空穴对，并向相反方向移动，产生电流[37]。 3。3。3   光伏电池的工作原理

为研究光伏电池的特性，需要通过等效电路的使用对其进行仿真计算，按照 等效电阻的不同光伏电池的等效电路通常可以分为以下几种：