1.电子空穴对的产生以及复合:太阳能电池通过吸收光子提供一电子-空穴对的最小的激发能量Eg,把电子从价带碰撞进入导带,这样就产生了电子-空穴对。
电子-空穴对能够在半导体中产生,也可以复合在半导体中消失。
辐射复合是电子-空穴对产生的反过程(即一个电子从导带到价带中未被占领的状态跃迁,同时释放能量。
2.P_N结伏安特性曲线:
3.异质结:在电子和空穴的分离过程中,电子流向左方N型半导体,空穴流向右方P型半导体。
此时,电子的电化学势能以及电子的费米能级朝右方衰减,此时,也存在着向错误方向的传输,即电子流向右方p型层,和空穴流向左方n 行层,于总电流相关的电科电流减少。
而要解决这一问题需要一种结构。
吸收半
导体位于中间,两侧分别拥有大的能隙,并且具有不同的电子亲和能。
这种结构
叫做异质结。
4.非晶硅薄膜太阳能电池:一.优点:制作工艺简单,在制备非晶硅薄膜的同时就
能制作pin结构。
可连续大面积自动化批量生产。
非晶硅太阳能电池衬底材料可
以是玻璃,不锈钢等,因而成本低。
可以设计成各种形式,利用集成型结构,可
获得更高的输出电压和光电转换效率。
薄膜材料是用硅烷SiH4等的辉光放电分
解得到的,原材料价格低。
缺点:初始光电转换效率较低,稳定性较差。
二.a-Si
太阳能电池效率低的原因:1)a-Si材料的带隙较宽,实际可利用主要光谱域是
0.35-0.7Um波长,相对的较窄。
2)电池开路电压与预期相差较大。
迁移边存
在高密度的尾态。
材料多缺陷,载流子扩散长度很短。
3)a-Si材料隙态密度较高,载流子复合几率较大,二级管理向因子通常大于二,与n=1的理想情况相差较大。
4)电池P区和N区的电阻率较高。
TCO/p-a-si或者n-a-si接触电阻较高,甚至存在界面壁垒,带来附加的能量损失。
结构:非晶硅太阳能电池是以玻璃,不锈钢及特种塑料为衬底的电池,结构如图所示。
为了焦山串联电阻,通常用激光器将TCO膜,非晶硅(a-Si)和铝电极膜分别切割成条状。
非晶硅薄膜的制备:把硅烷(SiH4)等原料气体导入真空度保持在10~1000P 的反应室中,由于射频(RF) 电场的作用,产生辉光放电,原料气体被分解,在玻璃或者不锈钢等衬底上形成非晶硅薄膜材料。
5.影响太阳能转化效率的因素:能隙——半导体能隙在1eV到1.5eV之间对太阳能电池是适合的
6.光生伏打效应:当太阳光或其他光照射到太阳电池上的时候,电池吸收光能,产生电子-空穴对,在电池内建电场的作用下光生电子和空穴被分离,电池两端出现异号电荷的累积,即产生光生电压,这就是光生伏打效应。