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太阳能电池的基本理论与工艺.pptx

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太阳能电池的基本理论与工艺;电池效率决定于每一步,

你这一步就是决定因素!;工艺学习,讲述要怎么做?

理论学习,讲述为什么这么做?;太阳能电池:基本理论与工艺;半导体基本概念(一);1.1硅的晶体结构;Si原子最外层有四个电子:3s23p2;3s;正四面体结构;共价键;共价电子对;硅晶体:正四面体结构;从不同方向看晶体,原子堆积是不同的,所以不同的面具有不同的物理化学性质。化学腐蚀表现出择优腐蚀,用NaOH+H2O腐蚀,腐蚀后在硅片表面形成很多个(111)面组成的金字塔。;电池绒面制备;硅的晶格常数:0.54nm

单位cm3中,硅的原子数:5x1022/cm3

注:半导体中不用严格的MKS单位制;绝对温度与摄氏温度;1.2电子与空穴,导带与价带;随着温度的升高,共价键电子被激发,离开共价键位置,成为自由电子,这样就可以导电了。

空穴的迁移,也会产生空穴导电。;导带中的电子,价带中的空穴;1.4直接带隙、间接带隙;GaAs,Si,Ge中本征载流子浓度与温度的关系

硅,室温下1.3x1010cm-3;1.6掺杂、n型和p型半导体;掺杂原子的电离能;Al;掺杂半导体中载流子浓度;在半导体中

np=ni2Si:ni=1.3x1010cm-3

如果n=ND=1017cm-3,那么p=103cm-3

电子是多数载流子,空穴是少数载流子。

这类半导体是n型半导体。P型半导体以此类推。;如果既有施主又有受主:

如果是NDNA,n型半导体,n=ND-NA

如果是NAND,p型半导体,p=NA-ND

施主和受主杂质同时掺杂,会影响载流子迁移率,从而降低电导率。

;1.7费米能级:表示电子空穴浓度的标尺;1.7*允许能态的占有几率;费米能级,费米-迪拉克统计分布;费米-狄拉克分布函数;1.7电导率,电阻率;电导率随掺杂浓度的变化;1.8III,V族杂质与其他缺陷;2025/2/15;缺陷能级;不同杂质对太阳能电池的影响;1.9载流子传输:扩散与漂移;漂移电流;爱因斯坦关系:;谢谢;2.半导体基础知识(二);2.1光,光与半导体的相互作用;硅:1.12ev,波长:1.1?m

E的单位eV(电子伏特):一个电子在真空中被1v电场加速后获得的能量。;半导体的光吸收;硅吸收光子能量1.12eV,对应波长1100nm.

能量小于禁带宽度???光子,不能激发产生过剩载流子。;2.2硅的光吸收;E=1.24/?;吸收系数α的意义;2.3过剩载流子的产生;2.4过剩载流子的复合;2.5载流子寿命;俄歇复合;表面与界面态;表面与界面复合;有效寿命;2.5器件方程;2.6pn结;pn结;内建电场;2.7金属-半导体接触:电极制备;2025/2/15;对电极下

衬底进行重掺杂

例如:SE电池;势垒低,而且宽,电子通过热激发射的形式传输;谢谢;3.太阳能电池基本理论;3.1太阳能电池工作原理;2025/2/15;3.2太阳能电池工作的两个要素:;2.具有光伏结构,

可以分开电子和空穴;3.3太阳能电池的输出参数;1、开路电压VOC:在p-n结开路情况下(R=∞),此时pn结两端的电压为开路电压VOC。即:

2、短路电流ISC:

如将pn结短路(V=0),因而IF=0,这时所得的电流为短路电流ISC。

;3、填充因子FF

在光电池的伏安特性曲线任一工作点上的输出功率等于该点所对应的矩形

面积,其中只有一点是输出最大功率,称为最佳工作点,该点的电压和电流分

别称为最佳工作电压Imax和最佳工作电压Vmax。

填充因子定义为:

;4、光电转换效率

光电池的光电转换效率定义为最大输出功率与入射的光照强度之比,即:

;量子效率;3.4太阳光谱与能量;3.5载流子产生数分布;不同波长的太阳光,载流子产生率分布;对标准太阳光,硅的载流子产生数;3.6太阳能电池对载流子的收集效率;有效电流电子=产生数x收集效率;量子效率;3*.1原子扩散原理;2025/2/15;2025/2/15;2025/2/15;2025/2/15;浓度梯度是原子扩散的驱动力。;4.影响效率的因素,太阳能电池设计;4.1禁带宽度的影响;2025/2/15;2025/2/15;效率随禁带宽度的变化;4.2.太阳能电池效率;制约光电池转换效率的因素;4.3光学损失;减反射;减反射;不同厚度的减反射薄膜,颜色不同;单晶硅表面绒化;单晶硅表面绒化;陷光原理;陷光效果;4.2.3背反射;高效单晶硅电池结构;厚度对太阳能电池效率的影响;4.4载流子复合的

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