2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：半導(dǎo)體激光器

1、半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)：用于激光通訊、信息儲(chǔ)存、處理和顯示器件、測(cè)距、制導(dǎo)、夜視等 半導(dǎo)體激光器 體積小，極易與光纖接合 所需電壓低（對(duì)GaAs只需1.5V ） 效率高，電能直接變成光能 功率可達(dá) 102 mW 壽命長(zhǎng)，可達(dá)百萬(wàn)小時(shí) 制造方便，成本低外E內(nèi)pn阻擋層+-+發(fā)光與太陽(yáng)能電池原理電子空穴復(fù)合：發(fā)光光生電子空穴：太陽(yáng)能電池光h光生載流子太陽(yáng)能電池的發(fā)明1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，第一枚太陽(yáng)能電池，偏遠(yuǎn)地區(qū)通訊系統(tǒng)供電，效率太低(6%)，造價(jià)太高(357美元/瓦)Russell OhlRussell Ohl專利太陽(yáng)能電池工作原理有光照在半導(dǎo)體內(nèi)激發(fā)電子空穴對(duì)（且其壽命足夠長(zhǎng)）有一個(gè)

2、靜電場(chǎng)（分離電子空穴對(duì)）被分離的電子和空穴經(jīng)電極收集輸出電池體外光生電動(dòng)勢(shì)太陽(yáng)輻射光譜與吸收到達(dá)地面的能量主要集中在可見(jiàn)光區(qū)波長(zhǎng) /m輻射能量（W/cm2m）太陽(yáng)輻射光譜曲線及地球大氣吸收的影響 能帶與轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系Bandgap：1.1 1.7 eV (best:1.5eV).Direct band structure.Long-term stability and non-toxicity.Easy to produce.A. Goetzberger, C. Hebling / Solar Energy Materials & Solar Cells 62 (2000) 119CdTeSi

3、無(wú)毒、地殼中儲(chǔ)量豐富、技術(shù)成熟 單晶硅、多晶硅體材料電池 非晶硅、微晶硅、多晶硅薄膜電池單晶硅體材料電池：效率高、成本昂貴實(shí)驗(yàn)室中硅電池效率的發(fā)展P 型背面金屬接觸P+層薄n型層防反射涂層頂層接觸條傳統(tǒng)的硅空間電池背面接觸P+pn表面織構(gòu)的晶體硅電池薄膜太陽(yáng)電池非晶硅透明導(dǎo)電膜pin背電極P-i-n 結(jié)構(gòu)非晶硅太陽(yáng)電池疊層的a-Si:H太陽(yáng)電池玻璃SiO2SnO2PinpinZnO背電極III-V 化合物晶體電池 經(jīng)驗(yàn)分析，使電池效率高的最佳半導(dǎo)體帶隙1.4eV左右 GaAs: 1.45eV Si: 1.1eV 1967年第一個(gè)GaAs電池 9% 70年代 20% 80年代（MOCVD) 25% 90年代 疊層電池 30%最有希望的下一代空間電池薄膜單晶材料，價(jià)格昂貴，晶粒間界電活性高，多晶薄膜電池襯底n+GaAsn-GaAsP-GaAsP-AlGaAsP-GaAsGaAs空間電池疊層的III-V 化合物空間電池 襯底n+GaAsP+-GaAsP-