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太阳能电池的工作原理

2011-02-21 18:09:00| 来源: solarzoom| 评论:0| 点击: |

  一、一个太阳能电池的运行
  henryzhang :太阳能能电池片的工作原理就是一个利用有效光子能量不断激发载流子,维持P,N结的电势差,外接电路后,可以做为电源供电 。  硅娃:太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
  太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。
  这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光-热-电转换方式,另一种是光-电直接转换方式。   二、光子能量怎么激发载流子呢?哪来的电势差呢?怎么维持呢?
  tysonzju :在没有光照的时候,pn结内部形成一个内建电场。在内建电场内载流子的扩散电流和漂移电流相等,没有净电流。当有光照的时候,符合条件的光子激发电子从价带跑到导带,从而产生光生载流子(电子和空穴)。电子和空穴在内建电场作用下分别向n区和p区移动,这样电子和空穴在两极积累就产生光生电动势。    三、内建电场的大小由什么参数决定呢?和光生电动势有关系么?
  tysonzju :内建场大小和p区和N区的掺杂浓度及禁带宽带有关。更准确的说是和P,N区分开时的费米能级能量差有关。内建场大小在光照后会减小,相当于在PN结上加一个正偏压,PN结的势垒高度减小。当光生电动势等于没有光照时的PN结接触势差的时候,内建电场为零,光生载流子对就不会被分开了,光生电动势也就达到了最大。电子从价带跃迁到导带需要满足能量条件平衡和动量平衡。所以我才说符合条件的光子。
  oyz :当然能量大于禁带宽度的光子也未必就能激发产生电子空穴对,所以要加强光的吸收,就要制绒面,或镀膜,使光的反射减少,大于禁带能量的光子都被吸收。 制绒面,或镀膜,使光的反射减少,也不能使大于禁带能量的光子都被吸收,事实上,光子的利用主要在带宽附近的部分。在导带深处的复合非常难以避免,也就是说光子能量非常难以应用。这就是为什么需要multilayers的原因,用不同带宽的材料吸收不同波长的光子能量。否则直接就用带宽最小的材料好了(比如Ge)。而另外一方面,窄带半导体材料很难有好的开路电压,原因很明显--激发电子本来就不需要克服很大的势场。   四、为什么绒面可以使效率增大,制程后面的shunt busting不是要尽量消除缺陷么(Rsh变大)?  oyz :绒面可以使光的反射减小,增加光的吸收。可能会有负面的影响,但是叠加的效果来看是使效率增大。    
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