太阳能电池的基本原理及其结构.ppt

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,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,28,2-1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,28,一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,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,31,2-1-1量子力學以及光電效應,32,圖2-2p-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,33,2-2太陽能電池的基本結構,33,圖2-3p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成,2-2太陽能電池的基本結構,34,圖2-3p-n接面型太陽能電池元件的基本結構及其組成,2-2太陽能電池的基本結構,34,圖2-4p-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(Equivalent Circuit)，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,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,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,由圖2-6(b)可以得知：短路電流(Short Circuit Current,ISC)開放電路或斷路電壓(Open Circuit Voltage,VOC)最大電流值(Maximum Current,Im)最大電壓值(Maximum Voltage,Vm),2-2太陽能電池的基本結構,35,2-2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,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(Fill Factor,FF)的定義為：,2-2太陽能電池的基本結構,37,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,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-Junction Solar Cell)異質接面型太陽能電池元件(Hetero-Junction Solar Cell),2-2太陽能電池的基本結構,39,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,