晶體硅太陽能電池的基本原理-預(yù)覽頁
【正文】 雜成 P型半導(dǎo)體 ， 另一側(cè)摻雜成 N型半導(dǎo)體 ， 在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個特殊的薄層 PN結(jié) confidential ① 多子擴散運動形成空間電荷區(qū) 由于濃度差 ， 電子和空穴都要從濃度高的區(qū)域向 ? 擴散的結(jié)果 ， 交界面 P區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動的負離子 ， N區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動的正離子 ， 這樣在交界面處出現(xiàn)由數(shù)量相等的正負離子組成的空間電荷區(qū) ， 并產(chǎn)生由 N區(qū)指向 P區(qū)的內(nèi)電場 EIN。 confidential 太陽電池的基本工作原理 光電轉(zhuǎn)換的物理過程： （ 1） 光子被吸收 ， 使 PN結(jié)的 P側(cè)和 N側(cè)兩邊產(chǎn)生電子 空穴對 （ 2） 在離開 PN結(jié)一個擴散長度以內(nèi)產(chǎn)生的電子和空穴通過擴散到達空 間電荷區(qū) （ 3） 電子 空穴對被電場分離 ， P側(cè)的電子從高電位滑落至 N側(cè) ， 空穴沿著相反的方向移動 （ 4） 若 PN結(jié)開路 ， 則在結(jié)兩邊積累的電子和空穴產(chǎn)生開路電壓 confidential 晶硅太陽電池的結(jié)構(gòu) confidential confidential 由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體 ， 電子在通過 p－ n結(jié)后如果在半導(dǎo)體中流動 ， 電阻非常大 ， 損耗也就非常大 。 一個電池所能提供的電流和電壓畢竟有限 ， 于是人們又將很多電池 （ 通常是 36個 ） 并聯(lián)或串聯(lián)起來使用 ，形成太陽能光電板 。 短路電流源于光生載流子的產(chǎn)生和收集 。 實驗室測得的數(shù)據(jù)已經(jīng)達到 42mA/cm2， 而商業(yè)用太陽能電池的短路電流在 28到 35mA/cm2之間 。 開路電壓是太陽能電池的最大電壓，即凈電流為零時的電壓。 即可以通過測量開路電壓來算出電池的復(fù)合效應(yīng) 。 然而 ， 當電池輸出狀態(tài)在這兩點時 ， 電池的輸出功率都為零 。 confidential confidential 太陽能電池的轉(zhuǎn)換： 太陽電池接受的最大功率與入射到該電池上的全部輻射功率的百分比 。 短路電流 ISC提高幅度很小 溫 度 較 高 的電池 開路電壓 Voc下降幅度大 confidential 太陽輻照度對太陽能電池的伏安特性的影響 短路電流 ISC隨著聚光呈線性上升 開路電壓隨光強呈對數(shù)上升 confidential 影響太陽電池轉(zhuǎn)換效率的因素 1. 禁帶寬度 VOC隨 Eg的增大而增大 ， 但另一方面 ， ISC隨 Eg的增大而減小 。 對于 Si， 溫度每增加 10C， VOC下降室溫值的 %， 也因而降低約同樣的百分數(shù) 。少子 長壽命也會減小暗電流并增大 VOC。 在直接帶隙材料 ， 如 GaAs或 Gu2S中 ， 只要 10ns的復(fù)合壽命就已足夠長了 。 設(shè)想光強被濃縮了 X倍 ， 單位電池面積的輸入功率和JSC都將增加 X倍 ， 同時 VOC也隨著增加 (kT/q)lnX倍 。 摻雜濃度愈高 ，Voc愈高 。 高摻雜效應(yīng) 。 confidential 6. 表面復(fù)合速率 低的表面復(fù)合速率有助于提高 ISC， 并由于 I0的減小而使 VOC改善 。 在 P/P+結(jié)處的電場妨礙電子朝背表面流動 confidential 7. 串聯(lián)電阻 在任何一個實際的太陽電池中 ， 都存在著串聯(lián)電阻 ， 其來源可以是引線 、 金屬接觸柵或電池體電阻 。 8. 金屬柵和光反射 在前表面上的金屬柵線不能透過陽光 。 裸Si 表面的反射率約為 40%。
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