星空体育官网太阳能的基本原理第三章太阳能电池的基本原理 本章以单晶硅 pn 结太阳能电池为例， 介绍半导体太阳能电池的基本工作原理、 结构及其特性分析。 一、太阳能电池的结构和基本工作原理 当有适当波长的光照射到这个 pn 结太阳能电池上后，由于光伏效应而在势垒区两边产生了电动势。因而光伏效应是半导体电池实现光电转换的理论基础，也是某些光电器件赖以工作的最重要的物理效应。因此，我们将来仔细分析一下pn 结的光伏效应。 设入射光垂直 pn 结面。如果结较浅，光子将进入 pn 结区，甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子-空穴对。在光激...

　　第三章太阳能电池的基本原理 本章以单晶硅 pn 结太阳能电池为例， 介绍半导体太阳能电池的基本工作原理、 结构及其特性分析。 一、太阳能电池的结构和基本工作原理 当有适当波长的光照射到这个 pn 结太阳能电池上后，由于光伏效应而在势垒区两边产生了电动势。因而光伏效应是半导体电池实现光电转换的理论基础，也是某些光电器件赖以工作的最重要的物理效应。因此，我们将来仔细分析一下pn 结的光伏效应。 设入射光垂直 pn 结面。如果结较浅，光子将进入 pn 结区，甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子-空穴对。在光激发下多数载流子浓度一般改变较小，而少数载流子浓度却变化很大，因此应主要研究光生少数载流子的运动。 由于 pn 结势垒区内存在较强的内建电场（自 n 区指向 p 区），结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p 区的电子穿过 p-n 结进入 n 区；n 区的空穴进入 p 区，使 p 端电势升高，n 端电势降低，于是在 p-n 结两端形成了光生电动势，这就是 p-n 结的光生伏特效应。由于光照在 p-n结两端产生光生电动势，相当于在 p-n 结两端加正向电压 V，使势垒降低为 qV D -qV，产生正向电流 I F 。 在 pn 结开路的情况下，光生电流和正向电流相等时，pn 结两端建立起稳定的电势差 V oc ，（p 区相对于 n 区是正的）这就是光电池的开路电压。如将 pn 结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n 结起了电源的作用。这就是光电池的基本原理。 由上面分析可以看出，为使半导体光电器件能产生光生电动势（或光生积累电荷）星空体育app下载，它们应该满足以下两个条件: 1、半导体材料对一定波长的入射光有足够大的光吸收系数，即要求入射光子的能量 h大于或等于半导体材料的带隙 E g ，使该入射光子能被半导体吸收而激发出光生非平衡的电子空穴对。 右图是一些材料的吸收曲线。可以发现GaAs和非晶硅的吸收系 数 比 单 晶 硅 大 得多，透入深度只有 1m 左右，即几乎全部吸收入射光。所以这两种电池都可以做成薄膜，节省材料。而硅太阳能电池，对太阳光谱中长波长的光，要求较厚的硅片（约 100-300 m ） 才能充分吸收；对于短波长的光，只在入射表面附近 1m 区域内就已充分吸收了。 2、具有光伏结构，即有一个内建电场所对应的势垒区。势垒区的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载流子，在 p 区内积累了非平衡空穴，而在 n 区内积累起非平衡电子。产生了一个与平衡 pn 结内建电场相反的光生电场，于是在 p区和 n 区间建立了光生电动势（或称光生电压）。