光谱响应介绍.pptxVIP

P PN N+ AR ◎光谱响应 (Spectral Response) 之介绍?光谱响应表示太阳能电池对不同波长入射光能转换成电能的能力，其单位为安培/瓦特 (Amp/Watt)。若将某一波长的光入射到太阳能电池的光能量转换成光子数目，而电池产生、传递到外部电路的电流以电子数来表示，则代表每一入射的光子能够转换成传输到外部电路的电子的能力，称为入射光子-电子转换效率(Incident Photon-Electron Conversion Efficiency, IPCE)，或是太阳能电池量子效率(Quantum Efficiency,?QE)，单位以百分比来表示。无论是光谱响应、入射光子-电子转换效率、量子效率都是表示太阳能电池在不同波长的光子所产生的电子-电洞对的能力，并作为评价太阳能电池效率、特性的重要参数。?实际的量测方式，是将能量P(λ)的光打到太阳能电池所产生的电流值I(λ)；P代表入射光的能量，单位为瓦特(W)，I为电流，单位为安培(A)，λ为入射光之波长；将I(λ)与P(λ)两者相除，即可得到太阳能电池的光谱响应 (Spectral Response, A/W)。◎光谱响应R(λ)与量子效率η之关系：?光谱响应与量子效率是相同的物理特性，太阳能电池的量子效益(%)，只要将光谱响应中的电流单位安培 (Amp)换算成电子数，再将光能量单位瓦特(Watt)换算成光子数，即可得到太阳能电池EQE的百分比表示法。 简单的来说：量子效率=（1240*光谱响应）/响应波长，当然这个一般是指外量子效率 ◎ 光谱响应(Spectral Response) 在制程改善上之应用光谱响应/量子效率能反应不同波段的各层太阳能电池特性。以晶硅太阳能电池为例，是在P型晶圆上参杂，制作N层，形成PN接面，表面再作粗化形成抗反射层，降低接口反射，提高入射的光子效率。当太阳光照射到太阳能电池时，光通过的顺序为抗反射层、N层、PN接面、P层、背电极。抗反射层因能隙较大，仅会吸收短波长的光，因此短波长段(300 nm ~ 350 nm)通常反应抗反射层的特性。大于350 nm的光陆续穿过N层、PN接面与P层，因各层厚度的不同，所吸收的波段范围依序为350 nm~500 nm波段(N层)，500 nm~800 nm波段(PN接面)，800 nm ~ 1100 nm(P层)。在350 nm~500 nm波段，光谱曲线是随着波长的增加而提升，因长波长光子穿透深度较深，接近PN接面，因此转换效率提升。一般效率最高的部分都是落在PN接面的波段，因PN接面内部电场可有效率的拆解吸收光子后的电子-电洞对，效率最高500 nm~800 nm波段，反应的是PN接面层的特性。800 nm~1100 nm波段穿透到最下层的P层，光谱随波长增加而快速递减的原因有二，800??nm ~1000 nm 波段波长越长，产生的电子-电洞对就越远离PN接面，需藉由扩散机制到达PN接面，距离PN接面越远，再扩散到PN接面前就被复合的机率较高，所以800??nm ~1000 nm 光谱随波长递减。大于1000 nm波段快速下降则是因为入射光能量逐渐小于P层材料的能隙，入射光无法激发电子-电洞对之产生，所以曲线快速下降，可由外部量子效率观察出各层反应特性。) 光谱各波段特性可反应组件各层的反应特性，提供改善制程之依据外，光谱响应/量子效率可针对AM1.5G光谱作短路电流密度计算。 可以这样理解内量子效率反应的是材料的性质；外量子效率反应的是器件的性质（不尽尽有表面损失，应该还有其他）量子效率：产生电流的光子数除以入射光电子数。EQE为产生的电流的光子数除以入射到太阳能电池表面的光子数，IQE则为产生的电流的光子数除以入射到太阳能电池内的光子数；EQE与IQE不同点：是否包括表面反射的光子数。