半导体材料的定义与物理基础

纲要半导体材料是什么半导体材料的物理基础什么样的半导体材料适合作为光伏材料光生伏特效应11.半导体材料是什么何谓半导体半导体材料的分类半导体材料的性质2何谓半导体导体，电阻率在1010Ω.cm以上，如各种金属半导体，电阻率在10-5到108Ω.cm，如硅，锗，硫化锌等等绝缘体：电阻率在10-6到10-5Ω.cm以下，如云母，水泥，玻璃，橡胶，塑料等等3半导体材料的分类按大范围，分为有机半导体，无机半导体，有机-无机半导体复合材料，以下仅介绍无机半导体分类组成元素类别可分为元素半导体，化合物半导体从晶体结构，晶体半导体，非晶半导体从特性和功能分，微电子材料，光电子材料，光伏材料4半导体材料的性质杂质敏感性负的电阻率温度系数光敏性电场效应和磁场效应5材料永远起着决定一代社会科技水平的关键作用锗是最早实现提纯和完美晶体生长的半导体材料硅是最典型、用量最广泛而数量最多的半导体材料近年来一些化合物半导体材料已被应用于各种器件的制作中半导体已经发展成为种类繁多的大科门类材料62.半导体（光伏）材料的物理基础载流子的产生（能带，载流子）载流子的分离（pn结）7载流子的产生能带理论能级理论非平衡载流子8能带理论能带的形成载流子的定义9能带的形成

波尔理论①核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量②基态：能量最低；能级：轨道的不同能量态；激发态：电子被激发到高能量轨道上③激发态的电子不稳定，跃迁到低能级，以光的形式释放能量。电子原子核10基态激发态E1＝－13.6eVE2＝－3.4eVE3＝－1.51eVE4＝－0.85eV11晶体是由大大量的原子子组成，由由于原子间间距离很小小，原来孤孤立原子的的各个能级级将发生不不同程度的的交叠，结结果导致：：1.电子也不再再完全局限限于某一个个原子，形形成“共有化”电子。2.原来孤立的的能级便分分裂成彼此此相距很近近的N个能级，准准连续的，，可看作一一个能带12原子能级能带允带禁带允带允带禁带13硅晶体能带带的形成过过程14晶体实际的的能带图比比较复杂，，可以把复复杂的能带带图进行简简化绝缘体、半半导体和导导体的简化化能带图a）绝缘体体b）半导体c）导体Eg>6eV能带图的意意义及简化化表示15半导体能带带简化表示示a）能带简化化表示b）能带最最简化表示示一般用“Ec”表示导带底底的能量，，用Ev表示价带底底的能量，，Eg表示禁带宽宽度。16载流子自由电子自由空穴17共价键内的的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核核束缚的电电子称为自由电子价带中留下下的空位称为空穴禁带EG外电场E自由电子定定向移动形成电子流束缚电子填填补空穴的的定向移动形形成空穴流两种载流子子动画一181.本征半导体体中有两种种载流子—自由电子和和空穴2.在外电场的的作用下，，产生电流流—电子流和空空穴流电子流自由电子作作定向运动动形成的与外电场方方向相反自由电子始始终在导带带内运动空穴流价电子递补补空穴形成成的与外电场方方向相同始终在价带带内运动空穴的出现现是半导体体区别于导导体的一个个重要特点点。用空穴移动动产生的电电流代表束束缚电子移移动产生的的电流电子浓度ni=空穴浓度pi19半导体的导导电特征导带上的电电子参与导导电价带上的空空穴也参与与导电半导体具有有电子和空空穴两种载载流子金属只有电电子一种载载流子20能带理论（（小结）能带的形成成（能级交交叠带来电电子共有化化以及能级级分裂）自由电子和和空穴21能级理论杂质半导体体杂质能级费米能级22杂质半导体体原子并不是是静止在具具有严格周周期性的晶晶格格点位位置上，而而是在平衡衡位置附近近振动半导体材料料并不是纯纯净的，而而是含有若若干杂质实际的半导导体晶格结结构并不是是完整无缺缺的，而是是存在着各各种缺陷，，点缺陷，，线缺陷，，面缺陷23杂质半导体体杂质半导体体掺入杂质的的本征半导导体。掺杂后半导导体的导电电率大为提提高掺入三价元元素如B、Al、In等，形成P型半导体，，也称空穴穴型半导体体掺入五价元元素如P、Sb等，形成N型半导体，，也称电子子型半导体体24杂质半导体体N型半导体在本征半导导体中掺入入五价元素素如P。自由电子是是多子空穴是少子子杂质原子提提供由热激发形形成由于五价元元素很容易易贡献电子子，因此将将其称为施主杂质。。施主杂质因因提供自由由电子而带带正电荷成成为正离子25杂质半导体体P型半导体在本征半导导体中掺入入三价元素素如B。自由电子是是少子空穴是多子子杂质原子提提供由热激发形形成因留下的空空穴很容易易俘获电子子，使杂质质原子成为为负离子。三价杂质因因而也称称为受主杂质。262022/12/627下表总结了了不同类型型半导体的的特性P型（正）N型（负）掺杂Ⅲ族元素（如硼）Ⅴ族元素（如磷）价键失去一个电子（空穴）多出一个电子多子空穴电子少子电子空穴27杂质能级施主能级，，受主能级级深能级，浅浅能级28施主与受主主杂质能级级半导体体的杂杂质能能级和和杂质质的电电离过过程能能带图图EcEv引入贵贵，过过渡金金属杂杂质深能级级掺杂浓浓度高高则分分别出出现掺杂浓浓度低低同时时出现现施主主受主主能级级29深能级级在半导导体硅硅、锗锗中，，除Ⅲ、Ⅴ族杂质质在禁禁带中中形成成浅能能级外外，其其它各各族元元素掺掺入硅硅、锗锗中也也会在在禁带带中产产生能能级30非III、V族杂质质在硅硅、锗锗的禁禁带中中产生生的施主能能级距距离导导带底底较远远，它们们产生生的受受主能能级距离价价带顶顶也较较远。通常常称这这种能能级为为深能能级，，相应应的杂杂质称称为深深能级级杂质质。这些深深能级级杂质质能够够产生生多次次电离离，每每一次次电离离相应应地有有一个个能级级。因因此，，这些些杂质质在硅硅、锗锗的禁禁带中中往往往引入入若干干个能能级。。有的的杂质质既能引引入施施主能能级，，又能能引入入受主主能级级。（过过渡金金属价价态不不稳定定）一般情情况下下含量量极少少，而而且能能级较较深，，它们们对半半导体体中的的导电电电子浓浓度、、导电电空穴穴浓度度(统称为为载流流子浓浓度)和导电电类型型的影影响没有浅浅能级级杂质质显著著。对载流流子的的复合作作用比浅能能级杂杂质强强，故故这些些杂质质也称称为复复合中中心。。31三.Fermi能级A.电子占占据能能量为为E的状态态的几几率对对一个个电子子而言言，它它具有有的能能量时时大时时小，，处在在经常常变化化中。。但是是对于于大量量电子子群体体，在在热平平衡状状态下下，电电子能能量大大小服服从Fermi-Dirac统计分分布规规律。。Ef：Fermi能级。。它与与物质质特性性有关关，它它并不不是物物质的的实体体能级级，而而是描描述电电子能能量分分布所所用的的假想想能级级。费米能能级32费米能能级的的含义义费米能能级是是一个个具有有统计计意义义的统统计量量，描描述的的是半半导体体电子子能量量的一一种统统计水水平温度大大于0K时，大大多数数电子子优先先排布布于费费米能能级以以下的的位置置33费米能能级在在能带带中所所处的的位置置,直接决决定半半导体体电子子和空空穴浓浓度.费米能能级的的位置置费米能能级与与载流流子浓浓度的的关系系34能级理理论小小结杂质半半导体体（p型半导导体，，n型半导导体））杂质能能级（（施主主能级级，受受主能能级，，深能能级，，浅能能级））费米能能级35非平衡衡载流流子定义：：非平平衡状状态下下的载载流子子，简简称非非子。。产生：：光注注入，，电注注入(电路中中的pn结）复合：：直接接复合合，间间接复复合或或者辐辐射复复合，，非辐辐射复复合，，俄歇歇复合合361．光注注入用波长长比较较短的的光照射到到半导导体光照∆n∆pnopo光照产产生非非平衡衡载流流子372．电注注入3．非平平衡载载流子子浓度度的表表示法法产生的的非子子一般般都用用n，p来表示示。。达到动动态平平衡后后：n=n0+np=p0+pn0，p0为热平平衡时时电子子浓度度和空空穴浓浓度，，n，p为非子子浓度度。38对同块块材料料：：n=p热平衡衡时n0·p0=ni2，非平平衡时时n·p＞ni2n型：n—非平衡衡多子子p—非平衡衡少子子p型：p—非平衡衡多子子n—非平衡衡少子子39注意：：n，p—非平衡衡载流流子的的浓度度n0，p0—热平衡衡载流流子浓浓度n，p—非平衡时时导带电电子浓度度和价带空空穴浓度度404．大注入入、小注注入●注入入的非平平衡载流流子浓度度大于平平衡时的的多子浓浓度，称为为大注入。n型：n>n0，p型：p>p0●注入的的非平衡衡载流子子浓度大大于平衡衡时的少少子浓度，小于于平衡时时的多子子浓度，，称为小注入。n型：p0<n<n0，或p型：n0<p<p041例：1cm的n型硅中，，n05.51015cm-3,p03.1104cm-3.注入非子子n=p=1010cm-3则n<<n0，小注入入但p>>p0。非平衡少少子浓度度>>平衡少子子浓度即使小注注入，实际上，，非平衡衡少子起起重要作作用。42非平衡载载流子的的复合复合的微微观机构构来看，，分为直接复合合和间接接复合根据复合合发生的的位置，，又可以以分为体内复合合和表面面复合载流子复复合时一一定要释释放出多多余的能能量，根根据放出出能量的的类型可可以分为为：发射光子子（伴随有有发光现现象）为为辐射复合合，载流子子将多余余的能量量传递给给晶格，，加强晶晶格的振振动（发射声子子）为非辐射复复合，能量给予其他他载流子子为俄歇歇复合。。43非平衡载载流子的的复合直接复合合：电子子在导带带和价带带之间直接跃迁迁而引起的的非平衡衡载流子子的复合合过程间接复合合：非平平衡载流流子通过过复合中心心（禁带带能级））的复合合辐射复合合：非平平衡载流流子复合合时，多余能量量以发射射光子的形式存存在，又又称发光光复合(LED，激光））非辐射复复合：非非平衡载载流子复复合时，，电子将能能量传递递给晶格格，产生热热能，对外发射射声子的过程俄歇复合合：非平平衡载流流子从高高能级向向低能级级跃迁，，发生电电子-空穴复合合，把多余的能能量传给给另一个个载流子子，使得其其跃迁到能能量更高高的能级级上去，当当它重新新回到低低能级时时，多余的能能量以声声子的形式放放出表面复合合：在半导体体表面发发生的复复合过程程（表面处的的杂质和和复合中中心）44非平衡载载流子随随时间的的变化规规律(1)随光照时时间的变变化t=0，无光照照，Vr=0△Vrt0t>0，加光照照↑有净产产生光照时，，产生﹥复合非非平平衡状态态45(2)取消光照照在t=0时，取消消光照，，复合>产生。。△Vrt0非平衡载载流子在在半导体体中的生生存时间间称为非子寿命命（少子子寿命））。↓有净复复合46非平衡载载流子小小结非平衡载载流子的的产生（（光注入入）非平衡载载流子的的复合（（直接复复合，间间接复合合，辐射射复合，，非辐射射复合，，俄歇复复合）少子寿命命47pn结pn结的制备备pn结的内部部结构pn结的电压压特性48pn结的制备备合金法（（半导体体单晶上上放置金金属和半半导体元元素，通通过升温温工艺制制备得））扩散法（（在p,n型半导体体表面利利用扩散散工艺掺掺入相反反类型的的杂质，，也是太太阳能电电池最常常用的方方法）离子注入入法（n型或p型掺杂剂剂的离子子束在静静电场中中加速，，注入相相反区域域）薄膜生长长法（在在p,n型半导体体表面通通过气相相，液相相外延技技术生长长一层薄薄膜）49PN结的形成成P区N区扩散运动动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动动形成的电电流成为为扩散电流流内电场内电场阻碍多子子向对方的的扩散即阻碍扩散散运动同时促进少子子向对方漂移即促进了漂漂移运动动扩散运动动=漂移运动动时达到动态平衡衡50内电场阻阻止多子子扩散因浓度差多子的扩扩散运动由杂质离子子形成空空间电荷荷区空间电荷荷区形成成内电场内电场促促使少子漂移扩散运动动多子从浓浓度大向向浓度小小的区域域扩散,称扩散运运动扩散运动动产生扩扩散电流流漂移运动动少子向对对方漂移移,称漂移运运动漂移运动动产生漂漂移电流流。动态平衡衡扩散电电流=漂移电电流，，PN结内总总电流流=0。PN结稳定的的空间间电荷荷区又称高高阻区也称耗耗尽层PN结的形形成动画二二51VPN结的接接触电电位内电场场的建建立，，使PN结中产产生电电位差差。从从而形形成接接触电电位V接触电电位V决定于于材料料及掺掺杂浓浓度硅：V=0.7锗：V=0.252PN结的单单向导导电性性1.PN结加正正向电电压时时的导导电情情况外电场场方向向与PN结内电电场方方向相相反，，削弱弱了内内电场场。于于是内内电场场对多多子扩扩散运运动的的阻碍碍减弱弱，扩扩散电电流加加大。。扩散电电流远远大于于漂移移电流流，可可忽略略漂移移电流流的影影响。。PN结呈现现低阻阻性。。P区的电电位高高于N区的电电位，，称为为加正向电电压，简称称正偏；内外少数载载流子子的注注入53PN结的单单向导导电性性2.PN结加反反向电电压时时的导导电情情况外电场场与PN结内电电场方方向相相同，，增强强内电电场。。内电场场对多多子扩扩散运运动阻阻碍增增强，，扩散散电流流大大大减小小。少少子在在内电电场的的作用用下形形成的的漂移移电流流加大大。此时PN结区少少子漂漂移电电流大大于扩扩散电电流，，可忽忽略扩扩散电电流。。PN结呈现现高阻阻性P区的电电位低低于N区的电电位，，称为为加反向电电压，简称称反偏；内外少量少少子的的抽出出54由此可可以得得出结结论：：PN结具有有单向向导电电性。。PN结加正正向电电压时时，呈呈现低低电阻阻，具具有较较大的的正向向扩散散电流；；PN结加反反向电电压时时，呈呈现高高电阻阻，具具有很很小的的反向向漂移移电流流。PN结的单单向导导电性性动画三三55PN结电流流方程程由半导导体物物理可可推出出：PN结两端端的电电压与与流过PN结电流流的关关系式式I=I0(expqV/kT-1)第一项项为正正向饱饱和电电流，，第二二项为反向向饱和和电流流56金属半半导体体接触触和MIS结构金属半半导体体接触触（MS结构））欧姆接接触57金属半半导体体接触触金属功功函数数：半导体功函函数：功函数：真真空中静止止电子的能能量与费米米能的差值值E0EF58MS结构形成的的本质任何两种相相接触的物物质的费米米能级（或或者严格意意义上来说说化学势））必须相等等。（不患患寡而患不不均）费米能级和和真空能级级的的差值值为成为功功函数（逸逸出功）接触金属和和半导体会会有不同的的功函数当两种材料料相接触时时，电子会会从低功函函的一边流流向高功函函的另一边边直到费米米能级相平平衡，从而而形成内建建电场，影影响载流子子的运动。。59p型半导体Wm>WpFp>FmP型半导体电电子相对较多电子由P型半导体流流向金属内建电场方方向由P型半导体指向金属P型半导体一一侧形成空空穴高电导区域，形形成反阻挡挡层有利于空穴穴从体内流流向表面Wm<WpFp<Fm金属电子相相对较多电子由金属属流向P型半导体内建电场方方向由金属属指向P型半导体P型半导体一一侧形成空空穴势垒区，形成成阻挡层，，不利于空穴从从体内流向向表面对于n型半导体，，正好和p型半导体相相反，当Wm>Wp的时候，n型半导体一一侧形成电电子阻挡区区，不利于于电子由表面面流向体内内反之，当Wm<Wp的时候，n型半导体一一侧形成电电子反阻挡挡区，有利利于电子由由表面流向向体内60N型半导体P型半导体Wm>Ws阻挡层反阻挡层Wm<Ws反阻挡层阻挡层61欧姆接触定义：不产产生明显的的附加阻抗抗，不会使使半导体内内部的载流流子浓度发发生明显的的改变。技术路线设设计：找到到合适的金金属在半导导体一侧形形成反阻挡挡层很多时候并并找不到合合适的金属属形成阻挡挡层，关键键在于缩小小金属半导导体之间的的势垒1.本身的低势势垒，如p型硅相对于于金，铂2.本身形成不不了低势垒垒，创造低低势垒，如如在半导体体表面引入入复合中心心，使得其其反向和正正向复合电电流很大，，破坏肖特特基势垒的的单向导电电性3.通过在半导导体表面掺掺入高浓度度的施主和和受主杂质质，导致金金属-半导体接触触的势垒区区很薄，以以致电子不不通过势垒垒而通过钻钻穿效应产产生隧道电电流，最终终形成欧姆姆接触。62半导体材料料的光吸收收吸收系数直接跃迁和和间接跃迁迁以上两者的的关联（能能带间隙的的计算）63吸收系数光在介质中中传播时，，一部分入入射光线在在物体表面面反射或散散射，一部部分被物体体吸收，另另一部分可可能透过物物体。光在介质中中传播时，，光的强度度随传播距离(穿透深度)而衰减的现象称为为光的吸收收。光经过一定定介质后的的出射光强强为：I=I0e-axI0表示入射光光强，x表示光束垂垂直通过介介质层的厚厚度，a为一正常数数，称为介介质对该单单色光的吸吸收系数。。介质的吸收收系数a的量纲是长长度的倒数数，单位是是cm-1.吸收系数a的倒数(1/a)的物理意义义是因介质的吸吸收使得光光强衰减到到原来1/e≈36.8％时，光所所通过的介介质厚度。。64直接跃迁和和间接跃迁迁半导体吸收收的能量大大于半导体体材料的禁禁带宽度，，从而产生生电子-空穴对，这这种吸收称称为本征吸吸收。发生本征吸吸收的条件件：hc/λ〉〉Eg，电子的能能量守恒，，动量守恒恒导带底最小小值和价带顶的的最大值具有相同的的波矢，动动量相等导带底最小小值和价带带顶最大值值不相等，，动量不相等，电电子通过与与晶格作用用发射或吸收声子，，达到动量量守恒65直接带隙和和间接带隙隙的区别在在于吸收系系数在紫外和可可见波段的的持续长度度和强度,以及在吸收收限附近的的下降幅度度GaAs的吸收边Ge的吸收边本征吸收限限为1240nm/Eg书本50页砷化镓的的禁带宽度度为1.424eV间接带隙材材料的吸收收系数低，，持续波段长长，厚度要要有保证66以上两者的的关联（能能带间隙的的计算）(αhv)n=A(hv-Eg)其中A为常数，n代表跃迁的的类型，当n取2时为直接跃跃迁，即用(αhv)2对hv作曲线，(αhv)2在hv轴上的截距距即为Eg数值当n取1/2时为间接跃跃迁，即用(αhv)1/2对hv作曲线，(αhv)1/2在hv轴上的截距距即为Eg数值。换句话说，，当无法判判别能带跃跃迁类型时时，一般通过分分别对(αhv)2对hv以及(αhv)1/2对hv作图，取其中线线性特征相相对明显的的一种类型型图5-8a:3.7mg多孔壁包裹裹的In2Se微晶纳米管管分散在3ml甲醇中的吸吸收光谱.b:(αhv)2对hv的曲线图.c:(αhv)1/2对hv的曲线图.67太阳能电池池的基本原原理光生伏特效效应以及等等效电路IV曲线，短路路电流，开开路电压，，填充因子子，光电转转换效率68光生伏特效效应以及等等效电路光生生电电势势产产生生了了正正向向电电流流If的注注入入，，方方向向与与光生生电电流流相相反反I=IL-IF=IL-I0[exp(qV/kT)-1]无光光照照及及光光照照时时电电流流－－电电压压特特性性光生生电电势势使使得得p极电势势高高过过n极必然然产产生生从从p-n区正向向电电流流有舍舍才才有有得得，，天下下没没有有免免费费的的午餐餐69（a）不不考考虑虑串串并并联联电电阻阻（（b）考考虑虑串串并并联联电电阻阻书本本上上55页图3.2，3.3电流流I的方方向向有误误前电电极极和和背背电电极极和和硅硅的的接接触触电极极金金属属的的电电阻阻硅材材料料本本身身的的电电阻阻即为为串串联联电电阻阻电池池的的微微裂裂痕痕纹纹，，划划痕痕等缺缺陷陷处处形形成成的的金金属属桥桥漏电电，，即即为为并联联电电阻阻70短路路电电流流当太太阳阳能能电电池池的的基极极（（p)和发发射射极极（（n)直接接相相连连，即即pn结短短路路时时，，负负载载电电阻阻，，光光生生电电压压，，和和光光照照时时流流过过pn结的的正正向向电电流流If均为为零零，，光光生生载载流流子子直直接接通通过过外外电电路路，，此此时时的的电电流流为为短短路路电电流流，，用用Isc表示示。。短路路电电流流源源于于光光生生载载流流子子的的收收集集对于于电电阻阻阻阻抗抗最最小小的的理理想想太太阳阳能能电电池池来来说说，，短短路路电电流流就就是是光光生生电电流流因此此，，短短路路电电流流为为电电池池能能输输出出的的最最大大电电流流71短路路电电流流的的大大小小取取决决于于以以下下几几个个因因素素：：太阳阳能能电电池池的的表表面面积积。。要要消消除除太太阳阳能能电电池池对对表表面面积积的的依依赖赖，，通通常常需需改改变变短短路路电电流流强强度度（（JSC单位位为为mA/cm2）而而不不是是短短路路电电流流。。A光子子的的数数量量（（即即入入射射光光的的强强度度））。。电电池池输输出出的的短短路路电电流流ISC的大大小小直直接接取取决决于于光光照照强强度度，，并并随随光光强强的的增增长长呈呈线线性性增增长长。。入射射光光的的光光谱谱。。测测量量太太阳阳能能电电池池是是通通常常使使用用标标准准的的1.5大气质质量光光谱。。入射射角=48.2电池的的光学学特性性（吸吸收和和反射射）电池的的收集集概率率，主主要取取决于于电池池表面面钝化化和基基区的的少数数载流流子寿寿命。。在比较较材料料相同同的两两块太太阳能能电池池时，，最重重要的的参数数是扩扩散长长度和和表面面钝化化。72对于表表面完完全钝钝化和和生成成率完完全相相同的的电池池来说说，短短路电电流方方程近近似于于：JSC=qG(Ln+Lp)式中G代表生生成率率，而而Ln和Lp分别为为电子子和空空穴的的扩散散长度度。尽尽管此此方程程以与与多数数太阳阳能电电池的的实际际情况况不太太相符符的假假设为为前提提的，，但这这并不不妨碍碍我们们从这这个方方程看看出，，短路路电流流很大大程度度上取取决于于生成成率和和扩散散长度度。在AM1.5大气质质量光光谱下下的硅硅太阳阳能电电池，，其可可能的的最大大电流流为46mA/cm2.实验室室测得得的数数据已已经达达到42mA/cm2，而商商业用用太阳阳能电电池的的短路路电流流在28到35mA/cm2之间。。73开路电电压在pn结开路路情况况下，，电阻阻无穷穷大，，此时时pn结两端端的电电压为为开路路电压压，负负载上上的总总电流流为0，通过过电流流电压压方程程开路电电压的的大小小取决决于短短路电电流和和饱和和电流流，短短路电电流变变化较较小，，关键键在于于饱和和电流流，饱饱和电电流取取决于于复合合效应应最大开开路电电压（（AM=1.5)为720mV,一般的的商业业硅体体电池池为600mV。I0=Aq(Dnn0p/Ln+Dpp0n)/Lp)饱和电电流与与扩散散系数数，扩散长长度，，少子子浓度度等有关，，概括括起来来就是是复合效效应74IV曲线75填充因因子dp/dv=0测量IV曲线求求填充充因子子76光电转转换效效率Pmax=VocIscFFη=Pmax/Pin=VocIscFF/PinPin是太阳阳能光光谱中中所有有光子子的积积分,FF为填充充因子子77影响电电池效效率的的几大大因素素禁带宽宽度温度少子寿寿命光强掺杂浓浓度及及剖面面分布布表面复复合速速率串联电电阻和和并联联电阻阻金属栅栅线和和光反反射78禁带宽宽度能带间间隙（（禁带带宽度度）增增大，，开路路电压压增大大，短短路电电流减减少选择合合适的的禁带带宽度度材料料79温度随着温温度的的增加加，效效率η下降，，对开开路电电压起起主要要作用用，对对短路路电流流很敏敏感Si材料温温度每每增加加1C，VOC下降室室温值值的0.4%，也因而而降低低约同同样的的百分分数例如，，一个个硅电电池在在20C时的效效率为为20%，当温温度升升到120C时，效效率仅仅为12％。又又如GaAs电池，，温度度每升升高1C，VOC降低低1.7mv或降降低低0.2%。80少子子寿寿命命少子子寿寿命命越越长长越越好好，，这主主要要是是因因为为这这样样做做ISC大。。在在间间接接带带隙隙半半导导体体材材料料如如Si中，，离离结结100m处也也产产生生相相当当多多的的载载流流子子，，所所以以希希望望它它们们的的寿寿命命能能大大于于1s。在在直直接接带带隙隙材材料料，，如如GaAs，只只要要10ns的复复合合寿寿命命就就已已足足够够长长了了。。长长寿寿命命也也会会减减小小暗暗电电流流并并增增大大VOC。达到到长长寿寿命命的的关关键键是在在材材料料制制备备和和电电池池的的生生产产过过程程中中，，要要避免免形形成成复复合合中中心心。在在加加工工过过程程中中，，适适当当而而且且经经常常进进行行工工艺艺处处理理，，可可以以使使复复合合中中心心移移走走，，因因而而延延长长寿寿命命。。81光强强将太太阳阳光光聚聚焦焦于于太太阳阳电电池池，，可可使使一一个个小小小小的的太太阳阳电电池池产产生生出出大大量量的的电电能能。。设设想想光光强强被被增增大大了了X倍，，单单位位电电池池面面积积的的输输入入功功率率和和JSC都将将增增加加X倍，，同