電子知識(shí)：太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)工藝(編輯修改稿)
2024-12-09 23:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 PN 結(jié)能帶與接觸電勢(shì)差： 在熱平衡條件下，結(jié) 區(qū)有統(tǒng)一的 EF；在遠(yuǎn)離結(jié)區(qū)的部位， EC、 EF、 Eν之間的關(guān)系與結(jié)形成前狀態(tài)相同。 從能帶圖看， N 型、 P 型半導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)， EFN 與 EFP 有一定差值。當(dāng) N型與 P 型兩者緊密接觸時(shí)，電子要從費(fèi)米能級(jí)高的一方向費(fèi)米能級(jí)低的一方流動(dòng)，空穴流動(dòng)的方向相反。同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，內(nèi)建電場(chǎng)方向?yàn)閺?N 區(qū)指向 P 區(qū)。在內(nèi)建電場(chǎng)作用下， EFN 將連同整個(gè) N 區(qū)能帶一起下移， EFP 將連同整個(gè) P 區(qū)能帶一起上移，直至將費(fèi)米能級(jí)拉平為EFN=EFP，載流子停止流動(dòng)為止。在結(jié)區(qū)這時(shí)導(dǎo)帶與價(jià)帶則發(fā)生相應(yīng)的彎曲，形成勢(shì)壘。勢(shì)壘高度等于 N 型、 P 型半導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)費(fèi)米能級(jí)之差： qUD=EFNEFP 得 UD=(EFNEFP)/q q：電子電量 UD：接觸電勢(shì)差或內(nèi)建電勢(shì) 對(duì)于在耗盡區(qū)以外的狀態(tài)： UD=(KT/q)ln(NAND/ni2) NA、 ND、 ni：受主、施主、本征載流子濃度。 可見(jiàn) UD 與摻雜濃度有關(guān)。在一定溫度下， PN 結(jié)兩邊摻雜濃度越高， UD 越大。 禁帶寬的材料， ni較小，故 UD 也大。 光照下的 PN 結(jié)光電效應(yīng)： 當(dāng) PN 結(jié)受光照時(shí)，樣品對(duì)光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子。但能引起光伏 效應(yīng)的只能是本征吸收所激發(fā)的少數(shù)載流子。因 P 區(qū)產(chǎn)生的光生空穴， N區(qū)產(chǎn)生的光生電子屬多子，都被勢(shì)壘阻擋而不能過(guò)結(jié)。只有 P 區(qū)的光生電子和 N 區(qū)的光生空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對(duì)（少子）擴(kuò)散到結(jié)電場(chǎng)附近時(shí)能在內(nèi)建電場(chǎng)作用下漂移過(guò)結(jié)。光生電子被拉向 N 區(qū)，光生空穴被拉向 P 區(qū)，即電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離。這導(dǎo)致在 N 區(qū)邊界附近有光生電子積累，在 P 區(qū)邊界附近有光生空穴積累。它們產(chǎn)生一個(gè)與熱平衡 PN 結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，其方向由 P 區(qū)指向 N 區(qū)。此電場(chǎng)使勢(shì)壘降低，其減小量即光生電勢(shì)差， P 端正， N 端負(fù)。于是有結(jié)電流由 P 區(qū)流向 N 區(qū)，其方向與光電流相反。 實(shí)際上，并非所產(chǎn)生的全部光生載流子都對(duì)光生電流有貢獻(xiàn)。設(shè) N 區(qū)中空穴在壽命 τp的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散距離為 Lp， P 區(qū)中電子在壽命 τn 的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散距離為 Ln。 Ln+Lp=L 遠(yuǎn)大于PN結(jié)本身的寬度。故可以認(rèn)為在結(jié)附近平均擴(kuò)散距離 L 內(nèi)所產(chǎn)生的光生載流子都對(duì)光電流有貢獻(xiàn)。而產(chǎn)生的位置距離結(jié)區(qū)超過(guò) L的電子空穴對(duì)，在擴(kuò)散過(guò)程中將全部復(fù)合掉，對(duì) PN結(jié)光電效應(yīng)無(wú)貢獻(xiàn)。 光照下的 PN 結(jié)電流方程： 與熱平衡時(shí)比較，有光照時(shí)， PN 結(jié)內(nèi)將產(chǎn)生一個(gè)附加電流（光電流） Ip，其方向與 PN 結(jié)反向飽和電流 I0 相同，一般 Ip≥I0。此時(shí) I=I0eqU/KT (I0+Ip) 令 Ip=SE，則 I=I0eqU/KT (I0+SE) 開路電壓 Uoc： 光照下的 PN 結(jié)外電路開路時(shí) P 端對(duì) N 端的電壓，即上述電流方程中 I=0 時(shí)的 U 值：
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