半导体及太阳电池基础.pdf

半导体及太阳电池基础 吴坚 2015.07.22 目录 半导体基础 太阳能电池基础原理 QA 2 晶体特性 自然界物质存在的状态分为液态、气态、固态。固态物质根据它们的质 点 （原子、离子和分子 ）排列规则的不同 ，分为晶体和非晶体两大类。具 有确定熔点的固态物质称为晶体 ，如硅、砷化镓、冰及一般金属等；没有 确定的熔点 ，加热时在某以温度范围内就逐渐软化的固态物质称为非晶体 ， 如玻璃、松香等。 晶体又分为单晶体和多晶体。整块材料从头到尾都按同以规则作周期性 排列的晶体 ，称为单晶体。整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的小 晶体 （即晶粒 ）组成的晶体 ，称为多晶体。 硅材料有多种形态，按晶体结构，可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅。 3 长程序 短程序 无序 单晶、多晶和非晶体原子排列 4 各类固体的能带特性 允许能态被电子占据的方式 导带 电子可自由秱动 E F E F E 价带 F 电子被束缚 (a)在金属中 (b)在绝缘体中 (c)在半导体中 5 允许态的能量密度 在低温下，晶体的某一能级以下的所有可能能态都将被两个电子占据，该能 级称为费米能级（EF ）。随着温度的升高，一些电子得到超过费米能级的能 量，考虑到泡利丌相容原理的限制，仸一给定能量E的一个所允许的电子能态 的占有几率可以根据统计规律计算，其结果是由下式给出的费米－狄拉克分 布函数， 1   f E E EF  1 e KT 能 量 E N(E) 距离 6 允许态的能量密度 电子集中在导带底 EF EF 空穴集中在价带顶 f(E) 载流子数/单位能量