太阳能电池(硅)工作原理62.ppt

太阳能电池(硅)工作原理张立强 太阳能电池(硅)工作原理 6. PN 结 : 同质结太阳能电池:同一半导体材料异质结太阳能电池:不同半导体材料肖特基太阳能电池:金属与半导体界面肖特基势垒多结太阳能电池:多个 pn 结,复合半导体电池液结太阳能电池:电解液和半导体按照材料分类: 硅太阳能电池:单晶硅、多晶硅、化合物半导体太阳能电池:具有半导体特性的化合物,***化镓、硫化镉有机半导体太阳能电池:含有一定数量炭-炭键的半导体材料做成的电池,如萘、、芳烃-卤素络合物、高聚物等薄膜太阳能电池:用单质、无机物、有机物等材料制作的薄膜作为机体材料的太阳能电池,如非晶硅薄膜、单晶硅薄膜、纳米晶薄膜太阳能电池 2 半导体及其主要特征在物理学中。根据材料的导电能力,可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。?导体:导电能力强,电阻率 10 -8 ~10 -6Ω·m,如金银铜铁等?绝缘体:导电能力弱或基本不导电,电阻率 10 8 ~10 20 Ω·m,橡胶、塑料、木材、玻璃?半导体:导电能力居中,电阻率 10 -5 ~10 7Ω·m,锗、硅、***化镓等?典型的半导体是硅 Si和锗 Ge ,它们都是 4价元素。 材料分类 半导体特性导电能力介于导体与绝缘体之间的,称之为半导体。(1) 热敏性:导体的导电能力对温度反应灵敏,受温度影响大。当环境温度升高时,其导电能力增强,称为热敏性。利用热敏性可制成热敏元件。(2) 光敏性:导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时,导电能力增强,称为光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。(3) 掺杂性:导体更为独特的导电性能体现在其导电能力受杂质影响极大,称为掺杂性。例如: 锗的温度从 200 ℃升到 300 ℃,电阻率下降一半纯硅中掺杂百万分之一的硼,电阻率 2140 降至 半导体的晶体结构?晶体:具有明确熔点的物质?非晶体:无明确熔点,加热时逐渐软化?所有晶体都是由原子、分子、离子或这些粒子集团在空间按一定规则排列而成的。这种对称的、有规则的排列,叫晶体的点阵或晶体格子,简称为晶格。?单晶体:整块材料从头到尾都按同一规则作周期性排列的晶体?多晶体:整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的小晶体组成的晶体 晶体原子组成?硅的原子序数为 14 ,即其原子核周围有 14 个电子,这些电子按照轨道层层分布: 典型的半导体是硅 Si和锗 Ge ,它们都是 4价元素。 sisi硅原子 Ge锗原子 Ge 硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。+14 284 Ge +32 28184 +43半导体物理有关概念 能级和能带?原子的壳层模型认为,原子的中心是一个带正电荷的核,核外存在着一系列不连续的、由电子运动轨道构成的壳层, 电子只能在壳层里绕核转动。在稳定状态,每个壳层里运动的电子具有一定的能量状态,所以一个壳层相当于一个能量等级,称为能级。?一个能级也表示电子的一种运动状态