太陽能電池的工作原理

一、乙個太陽能電池的執行

henryzhang ：太陽能能電池片的工作原理就是乙個利用有效光子能量不斷激發載流子，維持p，n結的電勢差，外接電路後，可以做為電源供電。

矽娃：太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。

太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴--電子對。在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路後就形成電流。

這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光-熱-電轉換方式，另一種是光-電直接轉換方式。

二、光子能量怎麼激發載流子呢？哪來的電勢差呢？怎麼維持呢？

tysonzju ：在沒有光照的時候，pn結內部形成乙個內建電場。在內建電場內載流子的擴散電流和漂移電流相等，沒有淨電流。

當有光照的時候，符合條件的光子激發電子從價帶跑到導帶，從而產生光生載流子（電子和空穴）。電子和空穴在內建電場作用下分別向n區和p區移動，這樣電子和空穴在兩極積累就產生光生電動勢。

三、內建電場的大小由什麼引數決定呢？和光生電動勢有關係麼？

tysonzju ：內建場大小和p區和n區的摻雜濃度及禁帶寬頻有關。更準確的說是和p，n區分開時的費公尺能級能量差有關。

內建場大小在光照後會減小，相當於在pn結上加乙個正偏壓，pn結的勢壘高度減小。當光生電動勢等於沒有光照時的pn結接觸勢差的時候，內建電場為零，光生載流子對就不會被分開了，光生電動勢也就達到了最大。電子從價帶躍遷到導帶需要滿足能量條件平衡和動量平衡。

所以我才說符合條件的光子。

oyz ：當然能量大於禁帶寬度的光子也未必就能激發產生電子空穴對，所以要加強光的吸收，就要制絨面，或鍍膜，使光的反射減少，大於禁帶能量的光子都被吸收。制絨面，或鍍膜，使光的反射減少，也不能使大於禁帶能量的光子都被吸收，事實上，光子的利用主要在頻寬附近的部分。

在導帶深處的復合非常難以避免，也就是說光子能量非常難以應用。這就是為什麼需要multilayers的原因，用不同頻寬的材料吸收不同波長的光子能量。否則直接就用頻寬最小的材料好了（比如ge）。

而另外一方面，窄帶半導體材料很難有好的開路電壓，原因很明顯--激發電子本來就不需要克服很大的勢場。

四、為什麼絨面可以使效率增大，製程後面的shunt busting不是要盡量消除缺陷麼（rsh變大）？

oyz ：絨面可以使光的反射減小，增加光的吸收。可能會有負面的影響，但是疊加的效果來看是使效率增大。