光生伏打效应 当光照射到半导体光伏器件上时，能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜 进入硅中，在N区、耗尽区和P区中激发出光生电子--空穴对。 ·耗尽区：光生电子-空穴对立即被内建电场分离，光生电子被送进N区，光 生空穴则被推进P区。 N区中：（正离子区)光生空穴便向PN结边界扩散，继而被电场力牵引作 漂移运动，越过耗尽区进入P区，光生电子（多子）则被留在N区。 P区中：（负离子区）光生电子同 样的先因为扩散、后因为漂移而进 P区 N区 入N区，光生空穴（多子）留在P区。 PN结两侧形成了正、负电荷的积累， 使N区储存了过剩的电子，P区有过 剩的空穴。从而形成光生电场。 ,光生电场除了部分抵消势垒电场的 作用外，还使P区带正电，N区带负 内建电场e 电，产生电动势，这就是光伏效应。 光生电场 光电流就从P区经负载流至N区。 I R
光生伏打效应 • 耗尽区：光生电子--空穴对立即被内建电场分离，光生电子被送进N区，光 生空穴则被推进P区。 • N区中：（正离子区）光生空穴便向P-N结边界扩散，继而被电场力牵引作 漂移运动，越过耗尽区进入P区，光生电子（多子）则被留在N区。 当光照射到半导体光伏器件上时，能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜 进入硅中，在N区、耗尽区和P区中激发出光生电子--空穴对。 • P区中： （负离子区）光生电子同 样的先因为扩散、后因为漂移而进 入N区，光生空穴（多子）留在P区。 • P-N结两侧形成了正、负电荷的积累， 使N区储存了过剩的电子，P区有过 剩的空穴。从而形成光生电场。 • 光生电场除了部分抵消势垒电场的 作用外，还使P区带正电，N区带负 电，产生电动势，这就是光伏效应。 光电流就从P区经负载流至N区
影响光电流的因素 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERS 通过光照在界面层产生的电子空穴对愈多，电流愈大。 界面层吸收的光能愈多，界面层即电池面积愈大，在太阳电池中形成的电 流也愈大。 太阳能电池的N区、耗尽区和P区均能产生光生载流子； 各区中的光生载流子必须在复合之前越过耗尽区，才能对光电流有贡献。 所以求解实际的光生电流必须考虑到各区中的产生和复合、扩散和漂移等 各种因素。 0.00V 阳光 N区负电极导线 00 ⊕⊕+⊕⊕⊕⊕田⊕⊕⊕① 0 + P区正电极导线 When we bring P-type N-type together a 晶片受光后负电子从N区负电极流出 depletion zone is created around the junction This produces a barrier,blocking charge flow. 空穴从P区正电极流出 J.C.G.Lesurf Univ.St.Andrews
影响光电流的因素 • 通过光照在界面层产生的电子-空穴对愈多，电流愈大。 • 界面层吸收的光能愈多，界面层即电池面积愈大，在太阳电池中形成的电 流也愈大。 • 太阳能电池的N区、耗尽区和P区均能产生光生载流子； • 各区中的光生载流子必须在复合之前越过耗尽区，才能对光电流有贡献。 • 所以求解实际的光生电流必须考虑到各区中的产生和复合、扩散和漂移等 各种因素
太阳光谱图 UV Visible Infrared 紫外区 可见区 红外区 2.5 2.0 大气层 1.5 地球表面 1.0 48% 0.5 0 00 400 600 800 1000 1200 1400 Wavelength nm
UV Visible Infrared 48% 太阳光谱图
太阳能电池转换效率 太阳能电池转换效率：n=Pm/(A,Pn) Pm为太阳能电池最大输出功率；APm为照射到电池的 总辐射能 影响转化效率的因素： 1太阳光的反射，反射率降低转换效率增大； 2半导体带隙，存在一个合适的能带间隙； 3光生载流子寿命，载流子的停留时间和半导体特性， 以及掺杂特性、晶体缺陷以及杂质浓度等有关
太阳能电池转换效率 /( ) 太阳能电池转换效率： η = Pm AiPin Pm为太阳能电池最大输出功率；Ai Pin为照射到电池的 总辐射能 影响转化效率的因素： 1 太阳光的反射，反射率降低转换效率增大； 2 半导体带隙，存在一个合适的能带间隙； 3 光生载流子寿命，载流子的停留时间和半导体特性， 以及掺杂特性、晶体缺陷以及杂质浓度等有关
太阳能电池发展的主要制约因素 1太阳能电池造价高、电价贵； 2太阳能转换效率低，一般小于20%； 3太阳光能量密度低； 4太阳能发电受时间和气候影响大； 5太阳能电池的材料普遍资源少，价格高
太阳能电池发展的主要制约因素 1 太阳能电池造价高、电价贵； 2 太阳能转换效率低，一般小于20%； 3 太阳光能量密度低； 4 太阳能发电受时间和气候影响大； 5 太阳能电池的材料普遍资源少，价格高