太阳能电池的基本原理及其结构

第二章太陽能電池的基本原理

及其結構2-1 太陽能電池的基本原理2-2 太陽能電池的基本結構2-3 太陽能電池的製作第1页，共20页。內容大綱本章節的內容，主要地是簡述式討論太陽能電池的基本原理太陽能電池的基本結構太陽能電池的製作28第2页，共20页。2-1太陽能電池的基本原理表2-1 物理式電池以及化學式電池的種類以及其分類28第3页，共20页。一般太陽能電池所使用的核心材料是半導體材料，在自然界中的半導體材料種類：有機半導體材料無機半導體材料在無機半導體材料方面：矽系列半導體材料化合物系列半導體材料陶瓷系列半導體材料2-1-1量子力學以及光電效應29第4页，共20页。在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內，則所形成的半導體是帶有較多電子的n型半導體倘若摻雜第三族的元素於其內，則所形成的半導體是帶有較多電洞的p型半導體當p型半導體以及n型半導體接合在一起的時候，因為兩端的自由電子以及電洞濃度不同而產生擴散現象，p型半導體中的電洞濃度較高的，而向n型半導體方面擴散2-1-1量子力學以及光電效應31第5页，共20页。2-1-1量子力學以及光電效應32圖2-2 p-n接面型半導體元件結構、能帶、位能、以及電場分布的示意圖第6页，共20页。太陽電池元件以及發光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元件太陽電池元件是光電效應發光二極體元件是電光效應2-1-1量子力學以及光電效應33第7页，共20页。2-2太陽能電池的基本結構33圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成第8页，共20页。2-2太陽能電池的基本結構34圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成第9页，共20页。2-2太陽能電池的基本結構34圖2-4 p-n接面型太陽能電池元件的能帶示意圖第10页，共20页。太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCircuit)，包含：電流源(IL)二極體飽和電流(IS)電阻(RL)2-2太陽能電池的基本結構35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路第11页，共20页。太陽能電池沒有負載的等效電路圖 如圖2-5(b)2-2太陽能電池的基本結構35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路第12页，共20页。太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-V)特性，可表示為：此一公式所繪製的曲線，分布於直角座標第四象限所圍的區域所得四方形的面積大小即是最大輸出功率，如圖2-6(a)所示2-2太陽能電池的基本結構35第13页，共20页。由圖2-6(b)可以得知：短路電流(ShortCircuitCurrent,ISC)開放電路或斷路電壓(OpenCircuitVoltage,VOC)最大電流值(MaximumCurrent,Im)最大電壓值(MaximumVoltage,Vm)

2-2太陽能電池的基本結構35第14页，共20页。2-2太陽能電池的基本結構36圖2-6 太陽能電池元件的電流電壓關係曲線(a)以及短路電流、斷路電壓、最大電流值、以及最大電壓值等參數(b)示意圖第15页，共20页。太陽能電池元件的理想光電轉換效率或能量轉換效率(

)為：

形狀因子(FillFactor,FF)的定義為：

2-2太陽能電池的基本結構37第16页，共20页。若太陽能電池有串聯電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2-7所示2-2太陽能電池的基本結構38圖2-7 太陽能電池有串聯電阻負載的等效電路示意圖第17页，共20页。因接面使用材料的種類而區分，則太陽能電池元件的種類：同質接面型太陽能電池元件(Homo-JunctionSolarCell)異質接面型太陽能電池元件(Hetero-JunctionSolarCell)2-2太陽能電池的基本結構39第18页，共20页。單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程，其內容如下：2-3太陽能電池的製作43圖2-9 單晶圓片型矽太陽能電池的生產流程第19页，共20页。内容梗概第二章太陽能電池的基本原理

及其結構。第二章太陽能電池的基本原理

及其結構。2-2 太陽能電池的基本結構。表2-1 物理式電池以及化學式電池的種類以及其分類。一般太陽能電池所使用的核心材料是半導體材料，在自然界中的半導體材料種類：。2-1-1量子力學以及光電效應。倘若摻雜第三族的元素於其內，則所形成的半導體是帶有較多電洞的p型半導體。圖2-2。p-n接面型半導體元件結構、能帶、位能、以及電場分布的示意圖。太陽電池元件以及發光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元件。2-2太陽能電池的基本結構。圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成。圖2-4 p-n接面型太陽能電池元件的能帶示意圖。太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCircuit)，包含：。圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路。太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-