光伏工程师必须掌握的电池理论基础

2013-04-16 16:15

来源： OFweek太阳能光伏网

　　另外，根据电动力学理论，平面电磁波在物质中传播时，其电矢量和磁矢量都按指数规律 exp（-ωμxc-1）衰减。将电矢量和磁矢量的exp（-ωμxc-1）相乘积即得：

　　（基本关系：T=λ/v， ω= 2π/T ）

　　μ称为消光系数，半导体的消光系数μ与入射光的波长无关。

　　由上可知，光波越短吸收系数越大，半导体对愈短波长的光吸收愈强，光强随距离的衰减越严重。对故短波长的光来说，其主要在半导体表面被吸收。所以说深结时，由短波长产生的电子空穴对在到达pn结之前严重复合，影响其光谱响应。

　　光生电流的光学损失

　　太阳能电池的效率损失中，有三种是属于光学损失，其主要影响是降低了光生电流值。

　　1、反射损失：从空气（或真空）垂直入射到半导体材料的光的反射。以硅为例，在感兴趣的太阳光谱中，超过30%的光能被裸露的硅表面反射掉了。

　　2、栅线电极遮光损失c：定义为栅线电极遮光面积在太阳能总面积中所占的百分比。对一般电池来说，c约为4%-15%。

　　3、透射损失：如果电池厚度不足够大，某些能量合适能被吸收的光子可能从电池背面穿出。这决定了半导体材料之最小厚度。间接带隙半导体要求材料的厚度比直接带隙的厚。

　　能带理论

　　对于n型半导体，费米能级位于禁带中线以上，施主杂质ND越大，费米能级位置越高甚至进入导带。对于p型半导体，费米能级位于中线以下，受主杂质NA越大，费米能级越低甚至进入价带。

　　当两块半导体结合形成pn结时，以EFn和EFp分别表示n型和p型半导体的费米能级。当两块半导体结合形成pn结时，按费米能级的意义，电子将从费米能级高的n区流向费米能级低的p区，空穴则从p区流向n区，因而EFn不断下移，且EFp不断上移，直至EFn=EFp时为止。这时pn结中有统一的费米能级EF，pn结处于平衡状态。

平衡状态pn结能带图