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第二章太阳能电池原理

21半导体物理基础

2.2太阳电池物理基础

22太阳电池物理基础

221光伏效应

太阳能电池的基本结构

冫光伏效应能带分析

22太阳电池物理基础

221光伏效应

太阳能电池的基本结构

Frontelectrode(

Sunlight

Anti-reflectioncoating

N-typesilicon(P+)

typesilicon(B小)一

Backelectrode(+)

↑Current

22太阳电池物理基础

221光伏效应

Load

圆

O电子④空穴

22太阳电池物理基础

太阻能电池的基本结构

e⊕①⊕

-白-4●-(-

⊙--①--①

-中

掺入的硼原子(黄色的)形成

-①--①④-①

N型半导体

①(--(-①--①

-,①--①①

表示硅原子,一表示围绕在硅原子旁边

①(-±-①+①

的四个电子,当硅晶体中掺入其他的杂质

如硼、磷等,当掺入硼时,硅晶体中就会

存在着一个空穴,其形成过程如右:

掺入磷原子形成P型半导体

黄色的为磷原子核,红色的

为多余的电子

22太阳电池物理基础

太阳能电池的基本结构

阳光

N区负电极导线

900009066606

P区正电极导线

晶片受光过程中带正电的空穴往P型区移动

晶片受光后负电子从N区负电极流出

带负电的电子往型区移动

空穴从P区正电极流出

光生电子空穴对在耗尽层中产生后,立即被内建电场分离,光生

电子被送进n区,光生空穴则被送进p区。

22太阳电池物理基础

光伏效应能带分析

无光照时,处于热平衡状态时

的pn结,有统一的费米能级,

PSi势垒高度为:

F

F

Si

22太阳电池物理基础

光伏效应能带分析

稳定光照时,p结处于非平衡状态,

光生载流子积累出现光电压,使pn结

处于正偏,费米能级发生分裂,因此

----

电池处于开路状态(没接负载),故

费米能级分裂宽度为

剩余的势垒高度为

q(D-v

22太阳电池物理基础

光伏效应能带分析

稳定光照时,电池处于短路状态

(负载为0),原来在pn结两端积累

的光生载流子通过外电路复合,光

E

一-------一

电压消失,势垒高度为qD各区

中的光生载流子被内建电场分离,

源源不断的流进外电路,形成短路

电流

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光伏效应能带分析

有光照和外接负载时,一部分光

电流在负载上建立电压,另一部

-+--.1PSi

分光电流和pn结在电压v的正向偏

压下形成的正向电流抵消。费米

能级分裂的宽度正好等于qv,而

这时剩余的结势垒高度为