太陽能電池：基本理論與工藝(編輯修改稿)
2025-05-30 04:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 短路電流、填充因子、轉(zhuǎn)換效率 2022/5/25 半導體基本概念（一） 72 １ 、 開路電壓Ｖ ＯＣ ：在 pn結(jié)開路情況下 （ Ｒ＝ ∞） ， 此時 pn結(jié)兩端的電壓為開路電 壓Ｖ ＯＣ 。 即： ２ 、 短路電流Ｉ ＳＣ ： 如將 pn結(jié)短路 (V=0),因而Ｉ Ｆ ＝０ ， 這時 所得的電流為短路電流Ｉ ＳＣ 。 2022/5/25 半導體基本概念（一） 73 ３、填充因子ＦＦ 在光電池的伏安特性曲線任一工作點上的輸出功率等于該點所對應(yīng)的矩形 面積，其中只有一點是輸出最大功率，稱為最佳工作點，該點的電壓和電流分 別稱為最佳工作電壓Ｉ max和最佳工作電壓 Vmax。 填充因子定義為： 2022/5/25 半導體基本概念（一） 74 光電轉(zhuǎn)換效率 光電池的光電轉(zhuǎn)換效率定義為最大輸出功率與入射的光照強度之比，即： 2022/5/25 半導體基本概念（一） 75 量子效率 量子效率 光生電流中電子數(shù) 吸收某波長的光子數(shù) 量子效率 = 2022/5/25 半導體基本概念（一） 76 太陽光譜與能量 2022/5/25 半導體基本概念（一） 77 載流子產(chǎn)生數(shù)分布 不同波長，吸收系數(shù)不同， 吸收長度不同 2022/5/25 半導體基本概念（一） 78 不同波長的太陽光，載流子產(chǎn)生率分布 2022/5/25 半導體基本概念（一） 79 對標準太陽光，硅的載流子產(chǎn)生數(shù) 2022/5/25 半導體基本概念（一） 80 太陽能電池對載流子的收集效率 收集率 2022/5/25 半導體基本概念（一） 81 有效電流電子 =產(chǎn)生數(shù) x 收集效率 2022/5/25 半導體基本概念（一） 82 量子效率 量子效率 2022/5/25 半導體基本概念（一） 83 3*.1 原子擴散原理 2022/5/25 半導體基本概念（一） 84 2022/5/25 半導體基本概念（一） 85 2022/5/25 半導體基本概念（一） 86 2022/5/25 半導體基本概念（一） 87 2022/5/25 半導體基本概念（一） 88 濃度梯度是原子擴散的驅(qū)動力。 2022/5/25 半導體基本概念（一） 89 4. 影響效率的因素，太陽能電池設(shè)計 2022/5/25 半導體基本概念（一） 90 禁帶寬度的影響 2022/5/25 半導體基本概念（一） 91 2022/5/25 半導體基本概念（一） 92 2022/5/25 半導體基本概念（一） 93 效率隨禁帶寬度的變化 Si 2022/5/25 半導體基本概念（一） 94 . 太陽能電池效率 2022/5/25 半導體基本概念（一） 95 制約光電池轉(zhuǎn)換效率的因素 ? 光學損失 ? 電學損失 ? 串并聯(lián)電阻損失 3% 反射損失 13% 短波損失 43% 透射損失 光生空穴 —電子對 在各區(qū)的復合 表面復合 （前表面和背表面） 材料復合： 復合中心復合 2022/5/25 半導體基本概念（一） 96 光學損失 減反射層， 陷光結(jié)構(gòu)，柵線變細變稀 2022/5/25 半導體基本概念（一） 97 減反射薄膜的 最佳折射率和厚度： 2022/5/25 半導體基本概念（一） 98 減反射 厚度 和折射率：關(guān)鍵參數(shù) 2022/5/25 半導體基本概念（一） 99 不同厚度的減反射薄膜，顏色不同 2022/5/25 半導體基本概念（一） 100 2022/5/25 半導體基本概念（一） 101 單晶硅表面絨化 2022/5/25 半導體基本概念（一） 102 陷光原理 1. 減少反射 2. 增加光程 2022/5/25 半導體基本概念（一） 103 陷光效果 2022/5/25 半導體基本概念（一） 104 背反射 since the pathlength of the incident light can be enhanced by a factor up to 4n2 where n is the index of refraction for the semiconductor(Yablonovitch and Cody, 1982). This allows an optical path length of approximately 50 times the physical devices thickness and thus is an effective light trapping scheme. 2022/5/25 半導體基本概念（一） 105 高效單晶硅電池結(jié)構(gòu) 2022/5/25 半導體基本概念（一） 106 厚度對太陽能電池效率的影響 GaAs Si 2022/5/25 半導體基本概念（一） 107 載流子復合的影響 ? 載流子復合影響短路電流和開路電壓 ? 復合可分為五個區(qū)域： ? 前表面 ? 發(fā)射區(qū) (n型區(qū)） ? 空間電荷區(qū) ? 基體（ p型區(qū)） ? 背面 p 型n 型電 場2022/5/25 半導體基本概念（一） 108 愛因斯坦關(guān)系： 擴散長度與壽命關(guān)系： 載流子擴散長度與壽命 1. 光生載流子在空間電荷區(qū)兩側(cè) 一個擴散長度范圍內(nèi)產(chǎn)生，才 可能 被收集。 2. 其被收集的幾率受載流子復合幾率（載流子壽命的倒數(shù)）的限制。 2022/5/25 半導體基本概念（一） 109 為了更有限地收集 pn結(jié)的光生載流子，硅電池的表面和體復合必須最大限度的降低。 ?通常，電流收集所要求的兩個條件： ? 光生載流子必須在結(jié)的兩側(cè)，一個載流子擴散長度范圍內(nèi)。 ? 在局域高復合區(qū)（未被鈍化的表面或
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