晶體硅太陽能電池基本原理ppt課件

1、A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 沈 富 生 2021年2月初稿于上海光伏展會(huì) 2021年3月6日完稿于深圳A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.CPN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成太陽能電池的等效電路太陽能電池的

2、等效電路光電轉(zhuǎn)換原理光電轉(zhuǎn)換原理愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際主要參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn)半導(dǎo)體資料半導(dǎo)體資料A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際 20世紀(jì)最偉大的兩個(gè)物理實(shí)際：相對(duì)論世紀(jì)最偉大的兩個(gè)物理實(shí)際：相對(duì)論&量子力學(xué)量子力學(xué) 相對(duì)論狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論相對(duì)論狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論 一人的創(chuàng)作一人的創(chuàng)作 量子力學(xué)量子力學(xué) 多人的集體創(chuàng)作以玻爾

3、為首的哥本哈根學(xué)派，如玻恩、多人的集體創(chuàng)作以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派，如玻恩、泡利、海森堡、狄拉克等成員泡利、海森堡、狄拉克等成員A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際 狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論1905年發(fā)表年發(fā)表 光速不變，四維時(shí)空，否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀光速不變，四維時(shí)空，否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 。 E-MC2 物體跑得越快，那么時(shí)間變得越慢，長度變

4、得越物體跑得越快，那么時(shí)間變得越慢，長度變得越短，分量變得越重。短，分量變得越重。 廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論1916年發(fā)表年發(fā)表 引力場，宇宙黑洞，宇宙的有限無界引力場，宇宙黑洞，宇宙的有限無界 A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C愛因斯坦于愛因斯坦于1905年發(fā)表光量子論，提出光子假說年發(fā)表光量子論，提出光子假說愛因斯坦公式：愛因斯坦公式：Dn=(kT/q)n Dh=(kT/q)h愛因斯坦由于解釋光

5、電效應(yīng)方面的實(shí)際愛因斯坦由于解釋光電效應(yīng)方面的實(shí)際而不是由于發(fā)表相對(duì)論獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)而不是由于發(fā)表相對(duì)論獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)1921年年 愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 諾貝爾委員會(huì)的錯(cuò)誤決議？諾貝爾委員會(huì)的錯(cuò)誤決議？ 諾貝爾委員會(huì)的正確決議！諾貝爾委員會(huì)的正確決議！愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際愛因斯坦劃時(shí)代的光電實(shí)際A Leading Techno

6、logy Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料 固體資料按其導(dǎo)電性能可分為三類：絕緣體、固體資料按其導(dǎo)電性能可分為三類：絕緣體、 半導(dǎo)體及導(dǎo)體。半導(dǎo)體及導(dǎo)體。 絕緣體：玻璃、橡膠、塑料、石英等絕緣體：玻璃、橡膠、塑料、石英等 半導(dǎo)體：鍺、硅、砷化鎵、硫化鎘等半導(dǎo)體：鍺、硅、砷化鎵、硫化鎘等 導(dǎo)體：金、銀、銅、鋁、鉛、錫等導(dǎo)體：金、銀、銅、鋁、鉛、錫等 半導(dǎo)體的電阻率：半導(dǎo)體的電阻率：10-4 10-7 歐姆歐姆

7、米米A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料1、熱敏、熱敏 2、光敏、光敏3、雜質(zhì)、雜質(zhì) 4、其它特性、其它特性 溫差電效應(yīng)，霍爾效應(yīng)，溫差電效應(yīng)，霍爾效應(yīng)， 發(fā)光效應(yīng)，光伏效應(yīng)，激光性能等發(fā)光效應(yīng)，光伏效應(yīng)，激光性能等 A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉

8、創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料Eg 半導(dǎo)體的能級(jí)半導(dǎo)體的能級(jí)/能帶能帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶滿帶滿帶固體固體原子原子Si1.1eV A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料滿帶允帶滿帶允帶 ：被電子占滿的能帶：被電子占滿的能帶 不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)帶允帶導(dǎo)帶允帶 ：被電子部分占領(lǐng)的能帶：被電子部分占領(lǐng)的能帶

9、 導(dǎo)電導(dǎo)電禁帶：沒有被電子占領(lǐng)的能帶禁帶：沒有被電子占領(lǐng)的能帶價(jià)帶：處于滿帶頂?shù)哪軒r(jià)帶：處于滿帶頂?shù)哪軒 Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料a): 絕緣體絕緣體 (b):半導(dǎo)體半導(dǎo)體 (c):導(dǎo)體導(dǎo)體A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限

10、公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料半導(dǎo)體除了導(dǎo)電中的電子導(dǎo)電，還有價(jià)帶上空穴的導(dǎo)電半導(dǎo)體除了導(dǎo)電中的電子導(dǎo)電，還有價(jià)帶上空穴的導(dǎo)電A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料硅晶體的特點(diǎn)是原子之間靠共有電子對(duì)銜接在一同。硅原子的4個(gè)價(jià)電子和它相鄰的4個(gè)原子組成4對(duì)共有電子對(duì)。這種共有電子對(duì)就稱為“共價(jià)鍵。 Si+4+4

11、+4+4共價(jià)鍵共價(jià)鍵共用電共用電子對(duì)子對(duì)A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料半導(dǎo)體的摻雜半導(dǎo)體的摻雜一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體 電子和空穴載流子電子和空穴載流子 Si在在300K：1.5x1010/cm3二、摻雜半導(dǎo)體：少量的摻雜可極大地添加載流子濃度二、摻雜半導(dǎo)體：少量的摻雜可極大地添加載流子濃度 常溫時(shí)，常溫時(shí)，Si：10-6 105 1、N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 2、

12、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料1、N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在在Si資料中摻入第資料中摻入第V族元素族元素P，As等等多數(shù)載流子電子多數(shù)載流子電子少數(shù)載流子空穴少數(shù)載流子空穴在Si資料中摻入第III族元素B, Al等多數(shù)載流子空隙少數(shù)載流子電子2、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多余多余電子電子空空鍵鍵接受接受電子電子空空穴穴A Leading Technology

13、Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 材材 料料pnpqnq1)(1pniqnnnq1ppq1電阻率與雜質(zhì)濃度有如下關(guān)系：本征半導(dǎo)體：P型半導(dǎo)體：N型半導(dǎo)體：A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng) 因濃度差，載

14、流子沿濃度梯度由高濃度向低濃度方因濃度差，載流子沿濃度梯度由高濃度向低濃度方向的運(yùn)動(dòng)。向的運(yùn)動(dòng)。 漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng) 受電場力的驅(qū)使，載流子沿由高電勢(shì)向低電勢(shì)方向受電場力的驅(qū)使，載流子沿由高電勢(shì)向低電勢(shì)方向的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.CnpnpnpPN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成N區(qū)：高濃度電子向低濃度區(qū)：高濃度電子向低濃度P區(qū)分散區(qū)分散P區(qū)：高濃度空穴向低濃度區(qū)：高濃度空

15、穴向低濃度N區(qū)分散區(qū)分散N區(qū)：電子是多子，空穴是少子。區(qū)：電子是多子，空穴是少子。P區(qū)：空穴是多子，電子是少子。區(qū)：空穴是多子，電子是少子。N區(qū)：電子帶負(fù)電挪動(dòng)后留下正電荷區(qū)：電子帶負(fù)電挪動(dòng)后留下正電荷P區(qū)：空穴帶正電挪動(dòng)后留下負(fù)電荷區(qū)：空穴帶正電挪動(dòng)后留下負(fù)電荷以上為多數(shù)載流子由高濃度向低濃度區(qū)的分散運(yùn)動(dòng)的過程以上為多數(shù)載流子由高濃度向低濃度區(qū)的分散運(yùn)動(dòng)的過程npnpnp電場方向由電場方向由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)區(qū)A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太

16、陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.CPN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成 npnpN區(qū)：多子即電子被由區(qū)：多子即電子被由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)的電場阻撓無法向區(qū)的電場阻撓無法向P區(qū)做分散運(yùn)動(dòng)，區(qū)做分散運(yùn)動(dòng)， 少子即空穴在由少子即空穴在由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)的電場驅(qū)動(dòng)下向區(qū)的電場驅(qū)動(dòng)下向P區(qū)做漂移運(yùn)動(dòng)。區(qū)做漂移運(yùn)動(dòng)。電場方向由電場方向由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)區(qū)電場方向由電場方向由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)區(qū)P區(qū)：多子即空穴被由區(qū)：多子即空穴被由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)的電場阻撓無法向區(qū)的電場阻撓無法向N區(qū)做分散運(yùn)動(dòng)，區(qū)做分散運(yùn)動(dòng)， 少子即電子在由少子即電子在由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)的電場驅(qū)動(dòng)下向區(qū)的電場驅(qū)動(dòng)下向N區(qū)做漂移運(yùn)

17、動(dòng)。區(qū)做漂移運(yùn)動(dòng)。以上為少數(shù)載流子由電場力驅(qū)動(dòng)做漂移運(yùn)動(dòng)的過程以上為少數(shù)載流子由電場力驅(qū)動(dòng)做漂移運(yùn)動(dòng)的過程A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.CPN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成 空間電荷區(qū)即內(nèi)建電場勢(shì)壘區(qū)、阻撓層：妨礙多數(shù)載流子做分散運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)即內(nèi)建電場勢(shì)壘區(qū)、阻撓層：妨礙多數(shù)載流子做分散運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)少數(shù)載流子做漂移運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)少數(shù)載流子做漂移運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)和漂挪動(dòng)最終到達(dá)平衡，即分散電流分散運(yùn)動(dòng)和漂挪動(dòng)最終到達(dá)平

18、衡，即分散電流=漂移電流，此時(shí)建立了空間電荷區(qū)。漂移電流，此時(shí)建立了空間電荷區(qū)。 A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 平衡載流子平衡載流子)exp(0KTEEnniFi)exp(0KTEEnpFii 處于熱平衡形狀的半導(dǎo)體，在一定溫度下，載流子濃度是一定的，這種處于熱平衡形狀下的載流子濃度，稱為平衡載流子濃度。 n0 p0= ni2PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成A Leading Technology S

19、uperior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程 太陽能電池發(fā)電要求：太陽能電池發(fā)電要求： 1、必需有光的照射，可以是太陽光、單色光或模、必需有光的照射，可以是太陽光、單色光或模擬光。擬光。 2、光子注入到半導(dǎo)體后激發(fā)出電子、空穴對(duì)，此、光子注入到半導(dǎo)體后激發(fā)出電子、空穴對(duì)，此對(duì)電子空穴對(duì)電子空穴 必需有足夠長的壽命，確保在分別前不會(huì)復(fù)合必需有足夠長的壽命，確保在分別前不會(huì)復(fù)合消逝；消逝； 3、必需有一個(gè)靜電場，使電子、空穴分別

20、；、必需有一個(gè)靜電場，使電子、空穴分別； 4、必需有電極分別搜集電子和空穴輸出到電池體、必需有電極分別搜集電子和空穴輸出到電池體外構(gòu)成電流。外構(gòu)成電流。A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能

21、電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 非平衡載流子光照產(chǎn)生非平衡載流子非平衡載流子光照產(chǎn)生非平衡載流子 光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程非平衡載流子平均生存的時(shí)間稱為非平衡載流子的壽命。非平衡載流子平均生存的時(shí)間稱為非平衡載流子的壽命。 由于相對(duì)于非平衡多數(shù)載流子，非平衡少數(shù)載流子的影響處由于相對(duì)于非平衡多數(shù)載流子，非平衡少數(shù)載流子的影響處于主導(dǎo)位置，因此非平衡載流子的壽命常稱為少數(shù)載流子于主導(dǎo)位置，因此非平衡載流子的壽命常稱為少數(shù)載流子壽命，簡稱少子壽命被用來衡量資料的質(zhì)量。壽命，簡稱少子壽命被用來衡量資料的質(zhì)量。 A Leading Technology Superior Qualit

22、y 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 非平衡載流子光照產(chǎn)生非平衡載流子非平衡載流子光照產(chǎn)生非平衡載流子 光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程 處于非平衡形狀的半導(dǎo)體，其載流子濃度也不再是處于非平衡形狀的半導(dǎo)體，其載流子濃度也不再是n0和和p0，可以比他們多出一部分，多出這部分載流子稱為非平衡載流子，可以比他們多出一部分，多出這部分載流子稱為非平衡載流子，用用n和和p 表示。表示。A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然

23、品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程teptp0)()(teptp0)()(即此時(shí)就是資料的少子壽命 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)

24、超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程 PN結(jié)加正向偏壓結(jié)加正向偏壓 即即P區(qū)接電源正極，區(qū)接電源正極， N區(qū)接電源負(fù)極區(qū)接電源負(fù)極 空間電荷區(qū)的寬度減小，勢(shì)壘高度從空間電荷區(qū)的寬度減小，勢(shì)壘高度從 qVD下降為下降為qVD-VA Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換

25、過程 PN結(jié)加反向偏壓結(jié)加反向偏壓 即即P區(qū)接電源負(fù)極，區(qū)接電源負(fù)極， N區(qū)接電源正極區(qū)接電源正極 空間電荷區(qū)的寬度減小，勢(shì)壘高度從空間電荷區(qū)的寬度減小，勢(shì)壘高度從 qVD增大為增大為qVD+VA Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程P-N結(jié)的I-V特性 Shockley 方程： Id =I0exp(qV/kT)-1特點(diǎn)：單導(dǎo)游電性DPiPAninNLnqDNLnqDAI220

26、A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C 光電轉(zhuǎn)換的三個(gè)物理過程光電轉(zhuǎn)換的三個(gè)物理過程 1、吸收光能激發(fā)出非平衡電子一空穴對(duì)、吸收光能激發(fā)出非平衡電子一空穴對(duì) 2、非平衡電子和空穴從產(chǎn)生處向非均勻勢(shì)場區(qū)、非平衡電子和空穴從產(chǎn)生處向非均勻勢(shì)場區(qū)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 3、非平衡電子和空穴在非均勻勢(shì)場作用下向相、非平衡電子和空穴在非均勻勢(shì)場作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)反方向運(yùn)動(dòng) 而分別而分別 光生電流的方向相當(dāng)于普通二極管的反

27、向電流光生電流的方向相當(dāng)于普通二極管的反向電流的方向。的方向。 光照使光照使PN結(jié)勢(shì)壘降低等效于結(jié)勢(shì)壘降低等效于PN結(jié)外加正向偏結(jié)外加正向偏壓，構(gòu)成正向注入電流。這個(gè)電流的方向與光生壓，構(gòu)成正向注入電流。這個(gè)電流的方向與光生電流剛好相反，是太陽電池中的不利要素。電流剛好相反，是太陽電池中的不利要素。光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C光電轉(zhuǎn)換過程光電轉(zhuǎn)換過程VIILVIIL

28、A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路重要參數(shù)重要參數(shù) 1、短路電流、短路電流Isc，2、開路電壓、開路電壓Voc，3、填充因子、填充因子FF，4、轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)換效率5、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電阻RS6、并聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻RSH輸出功率：功率輸出功率：功率=Isc*Voc*FF 最大任務(wù)電流最大任務(wù)電流Im，最大任務(wù)電壓最大任務(wù)電壓Vm，A Leading Technol

29、ogy Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C理想理想PN結(jié)特性：結(jié)特性：太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路10eIIIIIKTqvLDL10IIIlLnqkTVIIscLI ISCRS = 0RSH = RLOADA Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理

30、www.C太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路1、短路電流ISC：當(dāng)當(dāng)V=0,即短路情況下即短路情況下: 最大光生電流最大光生電流IIscLI IIscLI 10eIIIIIKTqvLDLI = ISCR = 0A Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路2、開路電壓VOC：IIscLI 10IIlVLnocqKTDPiPAninNLnqDNLnqDAI220當(dāng)I=0,

31、即開路情況下: 最高輸出暗電流 10IIIlLnqkTVI = 0R = +_V = VOCA Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路3、填充因子FF：是輸出特性曲線“方形程度的量度最正確任務(wù)點(diǎn)，負(fù)載匹配。最大輸出功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的面積在ISC和VOC所組成的面積中的百分比。IIscLI scocmscocmpmpIVPIVVIFFA Leading Technology Superior Quality 科技領(lǐng)先科技領(lǐng)先 品質(zhì)超然品質(zhì)超然深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司深圳市捷佳偉創(chuàng)微電子設(shè)備有限公司 晶體硅太陽能電池基本原理晶體硅太陽能電池基本原理 www.C4、轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)換效率 ： 表示為有多少光能轉(zhuǎn)換為電能。表示為有多少光能轉(zhuǎn)換為電能。太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路IIscLI inmpmpinPVIPPmaxscocmscocmpmpIVPIVVIFFinscocPIFFV 填充因子正好是I-V