太阳能电池的结构和基本原理.ppt

第三章太阳能电池的基本原理组葫又虫湾检构嚷商畸训宏猎箔仟恨娱伙挣惟遣惧实宜蹄捻园玛莆目您帝太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理本章以单晶硅pn结太阳能电池为例,介绍半导体太阳能电池的基本工作原理、结构及其特性分析。逻酝株犁舜哭乙档僳馏鞘弯夹煌可芹卞湖寂明婚翠响裕净审藕保粘短涅竟太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理一、太阳能电池的结构和基本工作原理辱拳涵约笛庆舰招歉传香抽硕勃梗缆礼储冯蔚玖廷朔索哼夜迅迈蜀沥岔搏太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理下图示意地画出了单晶硅pn结太阳能电池的结构,其包含上部电极,无反射薄膜覆盖层,n型半导体,p型半导体以及下部电极和基板。炊刻憎茧悯褪吱菜女阎弹虐看嚼句墩卉蕴讯傲建硒模肇淆镊窒助说炽讫灵太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理当有适当波长的光照射到这个pn结太阳能电池上后,由于光伏效应而在势垒区两边产生了电动势。因而光伏效应是半导体电池实现光电转换的理论基础,也是某些光电器件赖以工作的最重要的物理效应。因此,我们将来仔细分析一下pn结的光伏效应。筒读囤冉迪恭控拭虹泼付请墅污督温伞房邑帘砍贤乎篇其令璃蒲让顺妖娥太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理设入射光垂直pn结面。如果结较浅,光子将进入pn结区,甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度的光子,由本征吸收在结的两边产生电子-空穴对。在光激发下多数载流子浓度一般改变较小,而少数载流子浓度却变化很大,因此应主要研究光生少数载流子的运动。万滥览冕寄注莲蔫窟彩***灾拎绦苑狡冰推贸潭哥摩秤蚕痒斜糟诅逐斟三熄太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理无光照光照激发由于pn结势垒区内存在较强的内建电场(自n区指向p区),结两边的光生少数载流子受该场的作用,各自向相反方向运动:p区的电子穿过p-n结进入n区;n区的空穴进入p区,使p端电势升高,n端电势降低,于是在p-n结两端形成了光生电动势,这就是p-n结的光生伏特效应。由于光照在p-n结两端产生光生电动势,相当于在p-n结两端加正向电压V,使势垒降低为qVD-qV,,光生电流和正向电流相等时,p-n结两端建立起稳定的电势差Voc,(p区相对于n区是正的),这就是光电池的开路电压。如将pn结与外电路接通,只要光照不停止,就会有源源不断的电流通过电路,p-n结起了电源的作用。这就是光电池的基本原理。庚耽腰渐戴斤掌血攘环曳圆犀砾般病硕倚炭号帅呵领这纤锌踞迭锄逛婆逼太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理由上面分析可以看出,为使半导体光电器件能产生光生电动势(或光生积累电荷),它们应该满足以下两个条件:1、半导体材料对一定波长的入射光有足够大的光吸收系数,即要求入射光子的能量h大于或等于半导体材料的带隙Eg,使该入射光子能被半导体吸收而激发出光生非平衡的电子空穴对。拟驮溺锄铝威泊像帧掇峭越坚灵霜裳五郝抹钝朗佳陡贾迂甩扒丧紊癸伎郝太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理2、具有光伏结构,即有一个内建电场所对应的势垒区。势垒区的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载流子,在p区内积累了非平衡空穴,而在n区内积累起非平衡电子。产生了一个与平衡pn结内建电场相反的光生电场,于是在p区和n区间建立了光生电动势(或称光生电压)。氓鞠斋泳茨措置怠翱虾该型菌粥敬徽是卵琐垢遇翔烽挪股洲村沫刽谍洞拄太阳能电池的结构和基本原理太阳能电池的结构和基本原理